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一种锂盐溶解度的检测方法

阅读:1发布:2023-07-30

专利汇可以提供一种锂盐溶解度的检测方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及锂盐 溶解度 的检测方法。所述检测方法先制备锂盐在 有机 溶剂 中的过饱和溶液,取上层清夜,用针头 过滤器 过滤,得到澄清的滤液;以氘代DMSO为溶剂, 马 来酸为内标,通过1H-QNMR检测滤液中 有机溶剂 的含量,计算出溶液中锂盐的含量,从而得到锂盐的溶解度。所述检测方法操作简单,重复性好,不需要复杂的仪器和设备,成本低。,下面是一种锂盐溶解度的检测方法专利的具体信息内容。

1.一种锂盐溶解度的检测方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)在手套箱中,配制锂盐在有机溶剂中的过饱和溶液,取上清液,用针头过滤器过滤,收集适量滤液;
2)以氘代DMSO为溶剂,来酸为内标,滤液为样品,检测1H-QNMR,按公式(I)计算溶液中有机溶剂的含量:
其中:
ω0—表示溶液中有机溶剂含量;
m1—表示马来酸的质量,g;
A1—核磁谱图中马来酸的峰面积;
E1—核磁谱图中马来酸在该化学位移处的质子当量;
m2—称取滤液的质量,g;
A2—核磁谱图中有机溶剂的峰面积;
E2—核磁谱图中有机溶剂在该化学位移处的质子当量;
3)按公式(II)计算样品在有机溶剂中的溶解度,即100g有机溶剂中溶解的样品量:
2.根据权利要求1所述的锂盐溶解度的检测方法,其特征在于,所述锂盐在有机溶剂中的过饱和溶液的配制包括:在手套箱中,精确称取一定量干燥的有机溶剂,加入过饱和的锂盐,搅拌过夜,使锂盐溶解,静置。
3.根据权利要求1所述的锂盐溶解度的检测方法,其特征在于,有机溶剂的分含量小于10ppm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的锂盐溶解度的检测方法,其特征在于,所述有机溶剂为酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的锂盐溶解度的检测方法,其特征在于,所述锂盐为六氟磷酸锂、四氟酸锂、六氟砷酸锂、六氟酸锂、六氟锗酸锂、双氟草酸硼酸锂、双草酸硼酸锂、二氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、二(三氟甲基磺酸)亚胺锂中的任一种。
6.根据权利要求1所述的锂盐溶解度的检测方法,其特征在于,所述针头过滤器的直径为0.2μm。

说明书全文

一种锂盐溶解度的检测方法

技术领域

[0001] 本发明属于锂离子电池电解液技术领域,具体涉及锂盐溶解度的检测方法。

背景技术

[0002] 锂离子电池具有工作电压高、能量密度大(重量轻)、自放电率低、无记忆效应、循环寿命长和无污染等突出优点,被广泛应用于电子产品,并扩大到电动汽车领域,是当今国际公认的理想化学能源。锂离子电池有正极、负极、隔膜、电解液四大关键材料组成。电解液在电池正负极之间起到传导电子的作用。电解液的性能直接影响锂离子电池的综合性能。
[0003] 锂盐作为电解液组成之一,使用性能优良的锂盐是获得高比能量、高比功率、宽电化学窗口、长循环寿命和存储寿命、良好安全性能及低温性能的锂离子二次电池的关键。它不仅是电解质中锂离子的提供者,其阴离子也是决定电解质物理和化学性能的主要因素。目前商品化应用的LiPF6对敏感,低温生成的SEI膜阻抗过大,并由于其在80℃开始分解,导致锂离子电池的高温性能更是差强人意。因此国内外展开了大量对新型锂盐的研究,包括双草酸酸锂(LiBOB)、双氟草酸硼酸锂(LiODFB)、二氟磷酸锂(LiPO2F2)、双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)、二(三氟甲基磺酸)亚胺锂(LiTFSI)等,用来改善锂离子电池的热稳定性、化学稳定性、高低温性能等。
[0004] 但是,锂盐必须在电解液溶剂中有足够高的溶解度,缔合度小,易于解离,才能保证电解液具有较高的电导率。
[0005] 为了确保锂盐性能优良,能够充分溶解于电解液有机溶剂中,溶解度也是锂盐的一个重要指标,检测锂盐(六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、六氟酸锂(LiSnF6)、六氟锗酸锂(LiGeF6)、双氟草酸硼酸锂(LiODFB)、双草酸硼酸锂LiBOB、二氟磷酸锂(LiPO2F2)、双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)、二(三氟甲基磺酸)亚胺锂(LiTFSI))在电解液中的溶解度十分重要。
[0006] 目前,没有一个明确测定锂盐溶解度的方法,而溶解度的测试一般是在一定量的溶剂中加入过饱和的样品,充分搅拌,过滤,干燥恒重过滤器,称量过滤前后过滤器的质量,计算溶解样品的质量,从而得到样品的溶解度,操作复杂。因此,需要建立一种快速、准确、稳定检测的方法来检测溶解度。

发明内容

[0007] 针对现有技术的不足,本发明提供一种稳定、快速、准确、简单的锂盐溶解度的检测方法,所述锂盐包括但不限于:六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、六氟锡酸锂(LiSnF6)、六氟锗酸锂(LiGeF6)、双氟草酸硼酸锂(LiODFB)、双草酸硼酸锂(LiBOB)、二氟磷酸锂(LiPO2F2)、双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)、二(三氟甲基磺酸)亚胺锂(LiTFSI))。
[0008] 具体地,所述锂盐溶解度的检测方,包括如下步骤:
[0009] 1)在手套箱中,配制锂盐在有机溶剂中的过饱和溶液,取上清液,用针头过滤器过滤,收集适量滤液;
[0010] 2)以氘代DMSO为溶剂,来酸为内标,滤液为样品,检测1H-QNMR,按公式(I)计算溶液中有机溶剂的含量:
[0011]
[0012] 其中:
[0013] ω0—表示溶液中有机溶剂含量;
[0014] m1—表示马来酸的质量,g;
[0015] A1—核磁谱图中马来酸的峰面积;
[0016] E1—核磁谱图中马来酸在该化学位移处的质子当量;
[0017] m2—称取滤液的质量,g;
[0018] A2—核磁谱图中有机溶剂的峰面积;
[0019] E2—核磁谱图中有机溶剂在该化学位移处的质子当量;
[0020] 3)按公式(II)计算样品在有机溶剂中的溶解度,即100g有机溶剂中溶解的样品量:
[0021]
[0022] 所述锂盐在有机溶剂中的过饱和溶液的配制包括:在手套箱中,精确称取一定量干燥的有机溶剂,加入过饱和的锂盐,搅拌过夜,使锂盐溶解,静置。
[0023] 进一步的,所述有机溶剂的水分含量小于10ppm。
[0024] 进一步的,所述有机溶剂为酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)中的至少一种。
[0025] 进一步的,所述锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、六氟锡酸锂、六氟锗酸锂、双氟草酸硼酸锂、双草酸硼酸锂、二氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、二(三氟甲基磺酸)亚胺锂中的任一种。
[0026] 进一步的,所述针头过滤器最好是微米级或以下的小孔径,以防止过饱和溶液中细小的固体被过滤出来,导致检测的溶解度偏大。优选地,所述针头过滤器的直径为0.2μm。
[0027] 具体地,所述收集适量滤液,是指收集的滤液量可以根据平行样的次数进行选择,关系为:收集的滤液量=30mg*平行检测次数。本发明测试过程中,收集1mL滤液。
[0028] 本发明具有以下技术效果:
[0029] 本发明的锂盐溶解度检测方法,操作简单,重复性好,不需要复杂的仪器和设备,成本低;本发明先测溶液中有机溶剂的含量,再转换成锂盐的含量,可以快速、准确、稳定的检测出不同锂盐在不同有机溶剂中的溶解度,有效评估锂盐在电解液中的应用性能。

具体实施方式

[0030] 以下所述的是本发明的优选实施方式,本发明所保护的不限于以下优选实施方式。应当指出,对于本领域的技术人员来说在此发明创造构思的基础上,做出的若干变形和改进,都属于本发明的保护范围。
[0031] 实施例1
[0032] LiBOB样品溶解度检测
[0033] (1)分子筛干燥有机溶剂DMC,使其水分含量<10ppm;
[0034] (2)在手套箱准确称取100.00g干燥的DMC溶液于250mL具塞锥形瓶中,加入过量的LiBOB样品,常温充分搅拌,过夜,停止搅拌,静置,得到过饱和溶液,取上清液,用0.2μm针头过滤器过滤,收集约1mL滤液。
[0035] (3)准确称取约90.00mg马来酸、30.00mg滤液于液相小瓶,氘代DMSO充分溶解,将1
溶液转移至核磁管,600mHz核磁共振仪检测H-QNMR,按公式(I)计算溶液中DMC的含量:
[0036]
[0037] 其中:
[0038] ω0—表示溶液中DMC含量;
[0039] m1—表示马来酸的质量,g;
[0040] A1—核磁谱图中马来酸的峰面积;
[0041] E1—核磁谱图中马来酸在该化学位移处的质子当量;
[0042] m2—称取滤液的质量,g;
[0043] A2—核磁谱图中DMC的峰面积;
[0044] E2—核磁谱图中DMC在该化学位移处的质子当量。
[0045] (4)按公式(II)计算LiBOB在DMC中的溶解度,即100g DMC中溶解LiBOB的质量:
[0046]
[0047] 检测结果如表1所示:
[0048] 表1
[0049]
[0050] 实施例2
[0051] LiPO2F2样品溶解度检测
[0052] 本实施例采用实施例1的方法,将LiBOB换成LiPO2F2,其它操作完全相同。
[0053] 检测结果如表2所示:
[0054] 表2
[0055]
[0056] 实施例3
[0057] LiODFB样品溶解度检测
[0058] 本实施例采用实施例1的方法,将LiBOB换成LiODFB,其它操作完全相同。
[0059] 检测结果如表3所示:
[0060] 表3
[0061]
[0062] 实施例4
[0063] LiPF6样品溶解度检测
[0064] 本实施例采用实施例1的方法,将LiBOB换成LiPF6,其它操作完全相同。
[0065] 检测结果如表4所示:
[0066] 表4
[0067]
[0068] 从以上检测结果可以看出,本发明的检测方法准确,平行性好,相对标准偏差都在1%以下。
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