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使用紅外光譜儀提高電池產量、性能和 穩(wěn)定性
閱讀：380 發(fā)布時間：2024-10-18前言：隨著全球交通領域朝著電氣化快速發(fā)展，電動汽車 (EV) 電池制造商在提高生產力、產品質量、性能和安全性方面，面臨巨大壓力。這些挑戰(zhàn)要求對使用前的各種原材料、生產過程中的加工材料和最終產品進行嚴格的質量控制 (QC)。一些用于制造鋰離子電池 (LIBs) 的材料具有高反應性。例如，六氟磷酸鋰 (LiPF6) 是市售可充電 LIBs 的電解質中使用廣泛的鹽，它反應性高，可分解成 LiF 和 PF5。當 PF5 暴露在潮濕環(huán)境中時，會與水反應形成 POF3和氟化氫 (HF)，后者是一種劇毒、腐蝕性氣體[1–4]。這些特性會帶來極大的安全危害，并且會加速電池的衰減，甚至導致失效。
FTIR紅外光譜儀可對多種材料和物質進行快速、無損的化學指紋圖譜分析。為了確保電池級 LiPF6 在使用前的質量，可使用專為生產環(huán)境設計的可靠 FTIR 系統(tǒng)執(zhí)行簡單的 QA/QC 工作流程。Agilent Cary 630 FTIR 光譜儀配備鉆石衰減全反射 (ATR) 附件（圖 1），可根據(jù)從原材料鑒定工作流程中獲得的匹配質量指數(shù)(HQI) 確保 LiPF6 的完整性（質量）。HQI 值表示所測光譜與譜庫譜圖的匹配程度。在原材料鑒定和確認工作流程中，HQI 通常用作合格/不合格標準（圖 2）。使用 Agilent MicroLab FTIR 軟件可以輕松創(chuàng)建、維護并管理譜庫。
結果與討論樣品 1（新瓶）和樣品 2（八個月前打開）在手套箱中受控的無水分條件下測量。兩個樣品均被鑒定為 LiPF6，HQI 值分別為 0.99392 和 0.91365。然而，樣品 3（八個月前打開并在空氣中測量）也被鑒定為LiPF6，但 HQI 為 0.79151（圖 3）。樣品 3 的 HQI 明顯較低，表明鹽在空氣中可能發(fā)生降解，如在 10 分鐘內以 2 分鐘間隔采集的六個 FTIR 光譜的變化所示（圖 4）。三個 LiPF6 樣品獲得的 HQI 值與其相應的儲存或使用條件密切相關。帶顏色標記的結果強調了打開的 LiPF6 容器避免長期儲存并且在干燥條件下處理鹽的重要性。
結論– Cary 630 FTIR 光譜儀和 MicroLab 軟件可通過簡單高效的質量檢測工作流程評估 LiPF6 的降解狀態(tài)– 帶顏色標記的結果和合格/不合格標準可以輕松設定，從而在制造環(huán)境中快速做出明智決策– Cary 630 FTIR 系統(tǒng)小巧、簡單、易于使用且在不同環(huán)境條件下具有出色穩(wěn)定性，是實驗室臺面使用和手套箱內使用的理想選擇– 該系統(tǒng)是在濕度受控環(huán)境中分析鋰鹽的理想選擇– Cary 630 FTIR 能夠快速評估復雜鹽類的質量和鑒定結果，因此對于生產 QC 環(huán)境和研發(fā)實驗室而言都是非常有價值的工具