Qualitative and Quantitative Analysis of Carbonate Organic Solvents in Lithium Battery Electrolysis by LC/Q-TOF

Postery | 2023 | Agilent Technologies | ASMSInstrumentace
LC/TOF, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS
Zaměření
Průmysl a chemie
Výrobce
Agilent Technologies

Význam tématu


Organické karbonátové rozpouštědla hrají klíčovou roli v elektrolytech lithiových baterií, kde ovlivňují iontovou vodivost, stabilitu a životnost článků. Jejich přesná identifikace a kvantifikace je nezbytná pro vývoj vysoce výkonných a bezpečných baterií.

Cíle a přehled studie


Tato studie využívá kombinaci UHPLC a kvadrupólového Q-TOF hmotnostního spektrometru pro:
  • kvalitativní určení čtyř běžných karbonátových rozpouštědel (EC, PC, DMC, EMC),
  • kvantifikaci EC a PC v reálných vzorcích elektrolytu.

Použitá metodika a instrumentace


Vzorky elektrolytu byly zředěny acetonitrilem a filtrovány. Standardní křivky EC a PC byly připraveny v rozmezí 50–2000 ng/mL.
  • UHPLC: Agilent 1290 Infinity II s kolonkou InfinityLab Poroshell 120 Bonus-RP (3,0×100 mm, 2,7 µm).
  • Mobilní fáze: A – voda + 0,1 % kyselina mravenčí; B – methanol; gradient 0–8 min na 50 % fáze B, 10 min na 100 % B.
  • Přítok: 0,4 mL/min, teplota kolony 35 °C, objem injekce 2 µL.
  • MS: Agilent 6546 LC/Q-TOF s AJS ESI, pozitivní ionizace, m/z 20–1000, fragmentor 70 V, zdrojové plyny 8–12 L/min.

Hlavní výsledky a diskuse


Kvalitativní analýza pomocí vyhledávání v PCDL databázi a MSC softwaru potvrdila přítomnost EC, PC, DMC a EMC s vysokým skóre shody (>90 %). Kvantitativní měření EC a PC vykázalo v rozsahu 50–2000 ng/mL výbornou linearitu (R2 > 0,99). V třech testovaných vzorcích byly koncentrace EC přibližně 2–5× vyšší než PC, což má přímý dopad na optimalizaci složení elektrolytu.

Přínosy a praktické využití metody


  • Rychlá a spolehlivá identifikace a kvantifikace klíčových elektrolytických složek.
  • Vysoká selektivita a citlivost díky vysokému rozlišení Q-TOF.
  • Možnost nasazení v rutině vývojových a kontrolních laboratoří baterií.

Budoucí trendy a možnosti využití


  • Rozšíření metodiky na další typy elektrolytů a přísad.
  • Integrace iontové mobility ke zlepšení separace izomerů.
  • Online monitorování složení elektrolytu během výroby a provozu baterií.
  • Využití strojového učení pro pokročilou analýzu dat a predikci stabilních složení.

Závěr


Použití UHPLC/Q-TOF umožnilo přesnou identifikaci a kvantifikaci hlavních karbonátových rozpouštědel v lithiových bateriích. Metoda prokázala vysokou spolehlivost a je vhodná pro výzkum, vývoj i kontrolu kvality elektrolytů.

Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Analysis of Organic Carbonate Solvent Components in Lithium Batteries
Agilent Solutions for Lithium-Ion Battery Industry
Agilent Solutions for Lithium-Ion Battery Industry
2020|Agilent Technologies|Brožury a specifikace
Quality Control of Lithium-Ion Battery Electrolytes Using LC/MS
Multiplatform Approach for Lithium-Ion Battery Electrolyte Compositional Analysis