锂电池电解液中碳酸甲乙酯，碳酸亚乙烯酯，碳酸二乙酯等物质检测方案(气质联用仪)

东西分析 东西分析时间(分)：9.36扫二点：6735度：1，950，066 GC-MS测定锂电池电解液中的碳酸酯类有机溶剂含量 摘要：本文建立了采用气相色谱质谱联用仪 GC-MS 检测锂电池电解液中碳酸酯类有机溶剂含量的测定方法，该方法线性范围宽，线性关系良好，方法的重复性好，准确度高。 关键词： GC-MS；锂电池电解液；碳酸酯类有机溶剂 常用的锂离子电池电解液，一般是有有机溶剂和电解质(锂盐)组成，它是电池中离子传输的载体。锂离子电池对溶剂的要求有安全性、氧化稳定性、与负极的相容性、导电性等，总体要求溶剂具有较高的介电常数、较低的粘度等特征。现阶段广泛应用的有机溶剂为碳酸酯系列，包括环状碳酸酯(如EC和PC)和链状碳酸酯(如DMC、EMC等)。尽管有许多有机溶剂和锂盐能够组成电解液，但是真正能在锂离子电池中应用的为数不多，因此分析电池电解液的组成对研发电池电解液有着重要的作用。 采用 GC-MS分析电解液不仅可以对电解液中未知溶剂和不纯有机物中杂质进行定性分析，有助于了解电解液中有机成分的整体组成情况，还可以对电解液中的有机溶剂含量进行定量检测，对控制电解液的质量有着重要意义。 1实验部分 1.1主要设备与试剂 GC-MS 3100 气用联用仪、分析天平、五种碳酸酯(EMC、DEC、PC、EC、VC)标准品、乙酸乙酯(色谱纯)。 1.2样品前处理 用乙酸乙酯将锂电池电解液稀释至合适的倍数，直接上机即可。 1.3仪器条件 1.3.1气相色谱仪条件 色谱普：Equity-5(30mx0.25mm×0.25um)石英毛细管柱；载气流量(氦气)：1ml/min； 东西分析 柱箱升温程序：50℃(5min)→20℃/min (7.5min)→200℃(3min)； 汽化室：250℃；柱前压： 60kPa；进样方式：分流进样，分流比50：1；吹扫流量：2 ml/min。 1.3.2质谱仪条件 离子源：EI源；电子能量： 70eV；离子源温度：200℃；接口温度：250℃； 溶剂延迟：3.5min；扫描方式：全扫描定性，扫描范围：(35~270)u；SIM扫描定量； 监测离子见表1. 表1五种目标物的定量离子和辅助离子 序号 化合物名称 定量离子 辅助离子 1 碳酸甲乙酯(EMC) 77 45，59 2 碳酸亚乙烯酯(VC) 86 58，42 3 碳酸二乙酯(DEC) 91 45，63 4 碳酸乙烯酯(EC) 88 58，43， 5 碳酸丙烯酯(PC) 57 102，87 2实验结果 2.1标样谱图 五种碳酸酯类有机溶剂混标在选择离子扫描模式下的总离子流色谱图见图1. 时间(分)：11.22扫描点：897 强度：2，137，869 图1五种目标化合物的总离子流色谱图 1、EMC2、Vc33、DEC：4、EC55、PC 2.2标准曲线的绘制 准确称量一定量的碳酸酯类标准品用乙酸乙酯配制一定浓度的单标储备液，然后分别移取一定量的单标储备液配制一定浓度的混标中间液，将混标中间液用乙酸乙酯逐级稀释至一系列浓度的标准溶液(见表2)，按照上述仪器条件从低浓度到高浓度进行测定，绘制标准曲线，曲线方程见表3. 表2五种目标物的标准系列浓度 化合物名称 浓度1 浓度2 浓度3 浓度4 mg/L mg/L mg/L mg/L 碳酸甲乙酯(EMC) 5 25 125 250 碳酸亚乙烯酯(VC) 4 20 100 200 碳酸二乙酯(DEC) 10 50 250 500 碳酸乙烯酯(EC) 4 20 100 200 碳酸丙烯酯(PC) 4 20 100 200 表3 五种目标物的线性方程和线性相关系数 序号 化合物名称 保留时间 /min 线性方程 线性相关系数 1 碳酸甲乙酯(EMC) 4.10 Y=0.000094X+1.026918 0.999 2 碳酸亚乙烯酯(VC) 5.15 Y=0.000081X+2.772409 0.999 3 碳酸二乙酯(DEC) 5.75 Y=0.000118X+1.860815 0.999 4 碳酸乙烯酯(EC) 9.20 Y=0.000157X+4.905259 0.999 5 碳酸丙烯酯(PC) 9.50 Y=0.000123X+1.727935 0.999 2.3锂电池电解液分析 按照1.2样品前处理方法，分别将电解液1(透明色)和电解液2(深色)稀释合适的倍数，用微量注射器吸取 1pL直接进样测定，谱图和检测结果如下。 分)：11.U7扫描：879独度：1，466，115 图22电解液1总离子流色谱图 1、EMC2、DEC 3、PC 图33电解液2总离子流色谱图 1、EMC2、DEC 3、PC 表4锂电池电解液检测结果 序号 名称 电解液1 电解液2 1 碳酸甲乙酯(EMC) 60.04 0.11 2 碳酸亚乙烯酯(VC) N.D N.D 3 碳酸二乙酯(DEC) 0.83 45.85 4 碳酸乙烯酯(EC) N.D N.D 5 碳酸丙烯酯(PC) 9.44 13.97 2.4重复性 取浓度3混合标准溶液，重复进样三次，峰面积重复性结果如下： 表5峰面积重复性 化合物名称 Area 1 Area 2 Area 3 RSD(%) 碳酸甲乙酯(EMC) 2788878 2607692 2693054 3.36 碳酸亚乙烯酯(VC) 2425647 2432997 2427110 0.16 碳酸二乙酯(DEC) 4499085 4101227 4325203 4.62 碳酸乙烯酯(EC) 1294682 1220036 1274058 3.05 碳酸丙烯酯(PC) 1579373 1513205 1586282 2.59 3结论 本文建立了 GC-MS 检测锂电池电解液中碳酸酯类有机溶剂含量的测定方法，该方法分离度好、线性范围宽，方法的重复性好，准确度高。 -- -- 常用的锂离子电池电解液，一般是有有机溶剂和电解质（锂盐）组成，它是电池中离子传输的载体。 锂离子电池对溶剂的要求有安全性、氧化稳定性、与负极的相容性、导电性等，总体要求溶剂具有较高的介电常数、较低的粘度等特征。本文建立了采用气相色谱质谱联用仪GC-MS检测锂电池电解液中碳酸酯类有机溶剂含量的测定方法，该方法线性范围宽，线性关系良好，方法的重复性好，准确度高。