The Analysis of Swelling Gas in Lithium-Ion Batteries with an Agilent 990 Micro GC

Aplikace | 2020 | Agilent TechnologiesInstrumentace
GC
Zaměření
Průmysl a chemie
Výrobce
Agilent Technologies

Význam tématu


Lithium-ion baterie během provozu generují plyn, který způsobuje zvětšení objemu článku a indikuje degradaci elektrolytu. Analýza tohoto "swelling gas" je klíčová pro optimalizaci složení elektrolytu a prodloužení životnosti baterií.

Cíle a přehled studie / článku


Cílem poznámky je představit rychlou a citlivou metodu stanovení složení plynů uvězněných v nabíjených a degradujících lithium-iontových bateriích pomocí přístroje Agilent 990 Micro GC s mikro TCD detektorem.

Použitá metodika a instrumentace


  • Agilent 990 Micro GC s manuálním injekčním zařízením a µ-TCD detekcí.
  • Tři analytické kanály:
    • 10 m CP-Molsieve 5Å (H₂, CH₄, CO)
    • 10 m CP-PoraPLOT U (CO₂, C₂ hydrokarbonáty)
    • 10 m CP-Al₂O₃/KCl BF2D (C₃–C₅ a společný vrchol C₆/C₆⁺)
  • Volitelně 6 m CP-Sil 5 CB pro detailní profil těžších uhlovodíků (C₃–C₉).
  • Parametry: teplota kolon 90–100 °C, tlak 150–300 kPa, He jako nosný plyn.
  • Příprava vzorku: 10 mL plynu z nabíjecího prostoru baterie injektováno rychlostí 10–20 mL/min.
  • Kalibrační směs (Air Liquide) obsahovala H₂, N₂, CH₄, CO, CO₂, C₂H₆, C₂H₄, C₂H₂, C₃H₈, i-C₄H₁₀, n-C₄H₁₀, i-C₅H₁₂, n-C₅H₁₂, n-C₆H₁₄.

Hlavní výsledky a diskuse


  • Rychlá separace základních plynů a lehkých uhlovodíků během jedné analýzy (<150 s) s vysokou selektivitou.
  • Opakovatelnost manuální injekce: RSD retenčních časů 0,7–2,3 %, plošná RSD 0,1–3 %.
  • Reálný vzorek swelling gas ukázal metan ~46 %, vodík ~12,8 %, ethan ~6,7 %, CO₂ ~2,9 %, C₂H₂ ~2,35 % a další složky.
  • Společný vrchol C₆/C₆⁺ byl kvantifikován podle n-hexanu; CP-Sil 5 CB nabídnul detailní rozlišení C₃–C₆ až n-nonanu.

Přínosy a praktické využití metody


  • Minimální objem vzorku (5–10 mL) zajišťuje efektivní purge a spolehlivou analýzu.
  • Rychlý analytický cyklus (<150 s) vhodný pro rutinní monitoring a QA/QC.
  • Kompaktní design přístroje usnadňuje nasazení v laboratoři i v terénu.

Budoucí trendy a možnosti využití


  • Detailnější profiling těžších uhlovodíků (C₇–C₉) pomocí optimalizovaných kolón.
  • Využití argonu jako nosného plynu pro zvýšenou citlivost stanovení H₂.
  • Integrace metody do on-line monitoringu stavu baterií a palivových článků.

Závěr


Agilent 990 Micro GC s manuálním injektorem prokázal vysokou přesnost, opakovatelnost a rychlost při analýze malých objemů swelling gas v lithium-ion bateriích. Metoda podporuje rychlou zpětnou vazbu pro optimalizaci elektrolytů a prognózu životnosti článků.

Reference


  1. Van Loon R.; Amarasinghe S.; Ahmed K. Fuel Cell Development and Testing Using an Agilent Micro GC. Agilent application note 5991-3364EN, 2011.
  2. Fast Analysis of Natural Gas Using the Agilent 990 Micro GC Natural Gas Analyzer. Agilent application note 5994-1040EN, 2019.

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

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

990 Micro GC - Data Sheet Compendium
990 Micro GC - Data Sheet Compendium
2025|Agilent Technologies|Brožury a specifikace
Analysis of Fischer-Tropsch Syngas and Tail Gas with the Agilent 990 Micro GC
Ultra-Fast Refinery Gas Analysis With a 490 Micro GC 3-Channel Configuration Equipped With a Backflush-to-Detector Option
Agilent 990 Micro gas chromatography systems
Agilent 990 Micro gas chromatography systems
2019|Agilent Technologies|Brožury a specifikace