锂离子电池生产中的化学分析

电动汽车取代传统的燃料动力汽车，对于减少二氧化碳（CO₂）的排放至关重要。二氧化碳是一种温室气体，多数由化石燃料燃烧产生，限制其进入大气层可对环球变暖产生积极影响。随着越来越多的政府计划在未来禁止使用内燃机，汽车制造商也许诺逐步淘汰内燃机的生产，电动汽车（EV）的产量持续上升。国际能源署预计，到2030年，电动汽车将占新车销售的60%以上。同时，像风能和太阳能这样的可再生能源也需要电池作为储能设备。电池是目前非常可扩展的储存多余电力的设备，随着各国开始投资能源储存解决方案，这个市场将持续稳步增长。

锂离子电池（Li-ion batteries）是当今很常见的储能方案。锂离子电池的生产需要遵循严格的质量标准，水含量、残碱含量或离子杂质都会对终端电池的安全性和储电能力产生影响。同时，阴极材料或电解液的组成会影响锂离子电池的制造成本和性能质量。本白皮书介绍了如何使用瑞士万通滴定仪和离子色谱仪监测锂离子电池生产期间的各种质量参数。

• 痕量的水即可对锂离子电池的电化学性能产生负面影响，生成剧毒的HF，并改变残留的碱含量。卡尔费休库仑滴定法是确定各种锂离子电池材料和部件中微量水含量的理想方法。
• 阴极材料暴露在环境空气中会形成残碱（表面碱）。残碱含量过高会对阴极的浆液制备产生负面影响，在电池制造过程中产生凝胶化。酸碱滴定法不仅可以用来确定残碱含量，还可以确定锂原料的纯度。
• 锂离子电池的阴极通常是锂金属氧化物，非常常见的金属是钴、镍、锰或铁。了解起始溶液和阴极的确切金属成分对于优化制造成本至关重要。电位滴定法是一种成熟、经济的分析技术，非常适合用于确定阴极材料的金属成分。
• 六氟磷酸锂（LiPF₆）是电解液中锂离子的主要来源。然而，LiPF₆并不稳定，因此常使用硼酸锂盐或亚胺基锂盐作为添加剂。离子色谱非常适用于测定电解质内各种锂盐的组成。
• 锂离子电池中的离子杂质对电池性能有不利的影响。例如，它们会对固体电解质界面（SEI）产生负面影响。离子色谱法是检测电解质、阴极或阳极材料的生产原材料中微量离子杂质的理想方法。

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电池的生产和研究 (8.000.5429, PDF, 248 KB)