美国BROOKFIELD博勒飞 - 锂电浆料的固含量及水分含量分析

背 景

锂离子电池是一种以锂离子嵌入化合物为正极材料（如：钴酸锂，磷酸铁锂等），以碳素材料为负极（如：石墨），主要依靠锂离子在正极和负极之间迁移来工作的电池。锂离子电池是继铅酸电池、镉镍电池及氢镍电池之后的新一代二次电池，具有工作电压高、容量高、自放电小、循环寿命长、无记忆效应、无环境污染及工作温度范围宽等显著优点，被广泛应用于移动电话、笔记本电脑等便携式电子设备以及电动车领域。

1. 锂电浆料固体份含量测定 —— MAX 4000XL水分/固含量分析仪

在锂离子电池制作过程中，最初的电池浆料的质量将影响后序所制备电池的性能（如内阻，循环性能，一致性等）。锂离子电池浆料的性能主要有分散性和稳定性。分散性由浆料的固含量，黏度和粒度分布来评价；稳定性由浆料固含量的24小时变化情况和浆料粘度的24小时变化情况来评价。浆料的固含量是指浆料中的固体物质与浆料的质量比，可以通过Brookfield MAX 4000XL水分/固含量分析仪（图1）进行精确测量和监控。

2. 锂离子电池正负极材料及电解液水分含量测定 --—— Vapor Pro XL水分分析仪

目前限制锂离子电池进一步应用的因素主要在电池的循环性能和安全性能上，而影响电池性能的关键因素之一就是其中的水分。电池中存在的水分会与电解液中锂盐发生反应并产生HF及LiF沉淀，LiF不仅会消耗活性Li+，造成容量损失，还会富集在极片表面，增大电池的阻抗；HF会破坏固体电解质相界面（SEI）膜，对正负极材料、集流体都有一定的腐蚀破坏作用，造成电池容量衰减，循环性能降低。同时，化学反应可能产生气体，引起电池胀气，导致电池出现安全隐患。因此，在锂离子电池的制作过程中，必须严格控制环境条件和正负极材料、电解液的水分含量。Brookfield Vapor Pro XL水分分析仪（图2）采用独有的传感器技术，可以对水分的特异性识别，实现锂电池材料的真实水分含量测定。

1. MAX 4000XL测试电池浆料固含量数据

如表1所示，使用MAX 4000XL测试电池浆料固含量，六次平行测试的平均值为79.4264%，RSD为0.15%。测试结果表明：MAX 4000XL水分/固含量分析仪不仅能够提供快速、准确以及高重现性的测试结果，其直观的操作界面还能显示和监控水分释放的实时变化情况，操作人员可以根据水分释放曲线和速率变化曲线对测试参数和结束标准进行合理的优化，以获得测试结果。此外，MAX 4000XL坚固的外壳使其能同时满足质量控制实验室和生产车间的使用需求。

2. Vapor Pro XL vs KF 水分含量测试数据

通过表2的测试结果可以看出，Vapor Pro XL 和KF这两种方法获得的水分测试平均值和标准偏差都具有很好的相关性。两种方法的测试时间确实有一定差异，但主要取决于样品量的大小，随着样品量的增加或减少，测试时间会有所波动。

             应用分析