新能源电池研究用高压平流泵

最近，国内成品油价一直在变动，成为街头巷尾的谈资。与此同时，锂电池作为新能源汽车的动力来源行业也面临材料价格上涨，相关话题频上热搜。受益于新能源汽车行业飞速发展，锂电池新材料的研究也愈发火热。其中，全固态锂离子薄膜电池由于安全性更高等优点，日益受到重视。薄膜型全固态锂电池是在传统锂离子电池的基础上发展起来的一种新型结构的锂离子电池。其基本工作原理与传统锂离子电池类似，即在充电过程中Li+从正极薄膜脱出，经过电解质在负极薄膜发生还原反应；放电过程则相反。过程中电解质起着至关重要的作用，直接影响到薄膜电池的充放电倍率、循环寿命、自放电、安全性以及高低温性能。以某个全固态薄膜锂电池生产试验线的实际应用为例：兰格某客户在电解质试验工艺中，需要三个泵为一组，在不同的时间点输送试剂，一个小时为一个循环，一天连续工作8小时。挑战对于这种复杂的进样体系，常规的实验室人工管理显然无法满足要求，需要使用PLC、电脑等实现设备的自动化管理。对于常规的化学、材料实验室，这就大大增加了试验的难度，需要通过自动化工程来完成。尤其，研究人员想要随时改变实验参数，也难以灵活实现。兰格解决方案对于实验的过程进行模块化分解，兰格智能型蠕动泵可提供9种运行控制模块（匀速、匀加速、匀减速、阶梯加、阶梯减、正弦、均匀分配、减量分配、增量分配）和8种逻辑控制模块（方向、暂停、循环、事件触发、延时、跳转、外控输出、结束）。研究人员可以像搭建乐高积木一样，来使用智能蠕动泵。例如上述的电解质试验工艺，兰格智能泵程序可以做如下设定：更多优势：如果研究人员需要改变其中的步骤，只需插入或删除相应模块即可。如果要修改某个模块的运行参数，直接进入模块进行修改即可。同时整个工作过程可以保存为方法，在后续的试验中可以直接调用。新能源车行业是我国战略性新兴产业，而且锂电池和5G、化学储能、碳中和等等也都息息相关，未来仍将有“锂”走天下。兰格智能蠕动泵应对不同需求，可提供多种运行/逻辑控制模块的灵活选择，助力科学家与工程师实现更便捷的操作，提高有效性、可靠性和智能体验，为全球碳中和事业作出贡献！

近年来，随着全球对可再生能源需求的不断增加，二次电池行业市场迅速崛起。从电动汽车、消费电子产品再到储能领域，对二次电池的需求量日益增长。所谓二次电池，指的是在电池放电后可通过充电继续使用的电池，又被称为充电电池或蓄电池。随着新型应用场景和技术路线持续涌现，多元化的技术发展策略已然成为二次电池行业发展的主旋律。锂离子电池具有电压高、比能量高、循环寿命长、环境友好等优点，并具有良好的能量密度和功率密度，是目前主流类型的二次电池。从锂离子电池技术演进的路径来看，液态锂电池能够实现的能量密度已经逐渐接近了它的极限，固态锂电池技术逐渐减少对液态电解质的依赖，能量密度高、安全性高，是未来锂电技术的重要发展方向之一。钠离子电池比锂离子电池的成本更低，且具有资源丰富、高安全、转换效率高等方面的优势，其产业化进程正全面加速，并有望成为锂离子电池之外的另一种实现大规模商业化应用的二次电池技术，在储能、低速电动车等领域具有广阔的应用前景。安捷伦科技（Agilent）作为分析技术领域的全球领导者，在新能源电池材料从无机到有机检测的各个领域积累了深厚的经验积淀、海量的数据资源和广泛的客户群体。现已推出了新能源电池产业链全套分析解决方案，覆盖了新能源电池产业链（包括正极材料、负极材料、隔膜、电解液、电池回收/循环利用等）中质控和研发的各个环节，为新能源电池产品质量保驾护航。锂/钠离子电池产业链中的常见分析项目锂/钠离子电池公司原材料（上游材料）检测或电池生产管理：包括鉴别实验、理化性能、电化学性能分析、化学成分分析等项目金属杂质、磁性杂质分析（AA、ICP-OES 或 ICP-MS）SO42-、Cl- 等阴离子及 Si 等非金属元素分析（UV-Vis）电解液等原材料鉴别和解析（FTIR）石墨类负极材料有机物含量测试、电极片上溶剂残留（GC-MS）隔膜的分子量检测（GPC）电解液（包括添加剂）成分分析、溶剂组分含量测定（GC、GC-MS 等）锂/钠离子电池研发：电池产品安全性能、循环寿命、功率密度、能量密度等关键指标的研究电池鼓包气通常采用气相色谱仪（GC）或气相色谱质谱联用仪（GC-MS）分析气体成分电解液、添加剂成分分析（GC、LC 或 GC-MS）电解液未知成分分析（GC-Q/TOF 或 IC/LC-Q/TOF）废旧电池回收利用：对废旧电池中的有价值金属元素进行提取并循环再利用电池用 N- 甲基吡咯烷酮（NMP）的纯度分析（GC）有价值的金属元素（Li、Ni、Co、Mn 等）的含量分析（AAS、ICP-OES 或 ICP-MS）ROHS、REACH 等法规要求检测有害污染物质（AAS、GCMS、ICP-OES、UV 等）现行锂离子电池国家标准（例如 GB/T 20252-2014《钴酸锂》、GB/T 24533-2019《锂离子电池石墨类负极材料》）规定使用 ICP-OES 或等同性能的分析仪器检测主量元素及微量杂质元素，并对磁性物质进行分析。另外，现行国家标准 GB/T 30835-2014《锂离子电池用炭复合磷酸铁锂正极材料》、GB/T 24533-2019《锂离子电池石墨类负极材料》和 GB/T 30836-2014《锂离子电池用钛酸锂及碳复合负极材料》等标准中规定依据 IEC 62321 方法，使用 AAS、ICP-OES 或 ICP-MS 等仪器对材料中的 Cd、Pb、Hg 和 Cr 等限用物质进行检测。2023 年 7 月 28 日，欧盟官方公报发布关于电池和废电池的法规 (EU) 2023/154。新法规规范了电池从生产到再利用和回收的整个生命周期，并确保其安全，可持续和具有竞争力。法规不仅提到除满足欧盟 REACH 法规附录 XVII 和欧盟 ELV 指令规定的有害物质要求外，还限制了电池中的 Hg，Cd，Pb 的含量。难点分析在正极材料方面：正极材料中主量元素的百分比含量及摩尔比对正极材料的质量控制至关重要。而测定主量元素的百分比和摩尔比对仪器的稳定性提出了非常高的要求。在电解液方面：电池电解液样品的复杂基体（含高盐、高有机成分和含 F 成分）会产生电离干扰、物理干扰等，给仪器的基体耐受性和抗干扰能力带来极大挑战。同时，电池材料的复杂基体为软件的干扰扣除能力带来了巨大挑战。安捷伦解决方案Agilent ICP-OES 采用垂直双向观测结合 CCI 冷锥接口专有技术，具有出众的复杂基体耐受性和抗干扰性，可保证正极材料中主成分分析和摩尔比分析的稳定性，并实现对正负极材料和电解液中元素杂质的准确分析。Agilent ICP-OES 采用专有技术的 VistaChip II CCD 检测器能够为每个像素提供溢出保护，使 5800/5900 ICP-OES 具有优异的线性范围，适用于分析锂离子电池正极材料中的 Li、Ni、Co、Mn 等主量元素以及 Cu、Pb、Zn 等微量元素。Agilent ICP-OES 的 ICP Expert 软件独有的拟合背景校正技术 (FBC) 采用先进的数学拟合算法，无论样品复杂程度如何，均可准确、全自动完成背景校正。对于锂离子电池材料复杂基体产生的背景信号，用户只需交给 FBC 便可得到准确结果，无需耗费时间进行手动调整。安捷伦 ICP-MS 采用专有高基体进样系统 (UHMI)，可使用高纯气体对整批混合样品进行在线稀释，大幅增强直接分析复杂基体样品的能力，省去繁琐的样品分类和手动稀释操作，从而显著提高分析效率；同时明显减少由水引入的氧化物干扰，从而大幅改善检出限。与能够耐受 0.2% 总溶解固体 (TDS) 的传统仪器相比，安捷伦 ICP-MS 可耐受高达 25%（配备 UHMI时）的 TDS。安捷伦气相色谱系统测定锂离子电池电解液中的碳酸酯类溶剂和添加剂采用直接进样，能够在 14 分钟内完成对 13 种碳酸酯和添加剂的分析该方法在 10–500 mg/L 的浓度范围内表现出良好的线性，目标化合物校准曲线的线性回归方程相关系数 (R2 ) 均高于0.9996目标化合物的保留时间和峰面积相对标准偏差 (RSD) 分别小于 0.04% 和 1.50%，表明该方法具有出色的稳定性13 种碳酸酯和添加剂化合物Agilent 8890 气相色谱仪标样谱图实际电解液样品谱图产业链检测需求分析在锂离子电池研发过程中，需要对未知有机物进行定性分析。例如，在循环性能研究中，需要对电池循环后电解液中产生的未知化合物进行分析，因为这些化合物可能对锂离子电池性能产生影响。安捷伦推荐采用 IC/LC-Q/TOF 或 GC-Q/TOF 对未知化合物进行精确定性分析。Agilent 6546 LC-Q/TOFAgilent 7250 GC-Q/TOFIC/LC-Q/TOF、GC-Q/TOF 的应用未知物结构推导与解析软件 MassHunter MSC (MS/MS StructureCorrelation)：对于碎片离子比较复杂且数据库中未收录二级质谱的化合物，可采用未知物结构推导与解析软件进行未知化合物结构推断根据 MassHunter MFE 分子信息提取功能：IC/LC-Q/TOF 数据特点专门开发的分子特征提取功能 (MFE)，可自动、快速地从谱图中提取出全部化合物，并借助精确质量数、同位素信息、准确的二级质谱及结构辅助解析软件，对未知化合物进行鉴定质谱数据统计学分析软件 Mass Profiler Professional (MPP)：可兼容 GC-Q/TOF、IC/LC-Q/TOF、ICP-MS 等质谱产品数据，通过主成分分析 (PCA)、无监督聚类分析、方差分析、文氏图等统计分析算法，对样品中的全部组分进行解析，并对差异显著性进行分析Q/TOF 数据库与谱库：利用个人化合物数据库 (PCD) 以及自建化合物数据库与谱库 (PCDL) 进行精确质量数检索，提供业内最全的数据库与谱库产业链检测需求分析在锂离子电池相关标准 YS/T 582-2013《电池级碳酸锂》、GB/T 26008-2020《电池级单水氢氧化锂》中，规定使用分光光度计法检测 SO42-、Cl-、Si 等物质；在 GB/T 19282-2014《六氟磷酸锂产品分析方法》等标准中，规定使用红外光谱等方法进行产品鉴别。Cary 60 紫外-可见分光光度计的技术优势：长寿命氙灯，享受 10 年质保开盖检测，免疫室光可使用光纤附件，实现在线监测性能稳定，使用维护成本极低Cary 630 FTIR 红外光谱仪的技术优势：设计小巧的台式光谱仪提供图形化工作界面，操作简单方便防潮抗震，坚固耐用，运行可靠短光路设计，不易受到空气中水汽和二氧化碳的干扰检测速度快，是常规 FTIR 系统的 2 倍以上使用安捷伦 Cary 630 FTIR 在手套箱中进行常用锂电解质盐的鉴定Cary 630 FTIR 采用超紧凑的设计，可于手套箱中测试得到高质量的结果真空和检漏是汽车电气化先进工业制造中的关键要素。安捷伦提供了完善的解决方案，助力向可持续交通工具的过渡。电池性能、寿命和整体质量在很大程度上取决于生产工艺的设计。真空和氦质谱检漏技术的引入，对优化电池生产工艺具有重要意义。基质材料混合 — 活性材料、粘合剂和导电剂在真空下混合，以达到所需的均匀性、粘度和纯度。真空条件有助于消除气泡，为电气性能提供支持。真空干燥 — 层压的锂离子电池会保留水分，必须通过干燥消除这些水分，并避免损坏电极的微观结构。真空条件对于含水率的高低具有决定作用。由于电极所需的洁净标准高，真空泵需要耐受溶剂和水汽，确保碳氢化合物不会返流到工艺腔体。电极除气 — 层压并干燥后的电极表面具有充满空气的表面气泡，必须通过真空处理将其去除。复合集流体制造 — 复合集流体是当前锂离子电池行业中最新的一种技术。相比锂离子电池传统集流体使用的纯铝箔、纯铜箔，复合铝箔、复合铜箔能够显著的提升电池安全性、降低电池成本、减轻电池重量。电池泄漏检测 — 随着技术的进步，涌现出越来越多不同类型的锂离子电池，以满足汽车制造商不断变化的要求。锂离子电池可以用软外壳制成软包电池形，也可以用硬外壳制成圆柱形或方形电池。为确保电池使用寿命、性能和安全性符合标准，电池模块和最终电池组的密封性至关重要。安捷伦检漏仪和干泵提供了出众的性能，适用于发现电池生产过程中的潜在有害泄漏。安捷伦可以为上述应用提供性能卓越的旋片泵、罗茨泵、涡旋干泵、分子泵、扩散泵等产品。安捷伦氦气检漏仪安捷伦扩散泵

课程简介新能源( NE)，又称非常规能源，通常是指传统能源之外的各种能源形式，包括太阳能、风能、海洋能、生物质能、氢能和核能等。随着技术的进步和可持续发展观念的树立，以环保和可再生为特质的新能源是满足人类社会绿色可持续发展需要的主要能源选择之一。而随着新能源技术的发展，新能源电池技术也日臻成熟。为进一步推动新能源电池技术发展，提高行业相关人员对新能源电池研发和材料检测相关技术水平，化工仪器网联合大昌洋行(上海)有限公司(大昌华嘉科学仪器部)于2022年6月14日推出《新能源电池研发及相关材料研究(暂定)》主题网络课堂。此次主题网络课堂为业内专家、科学技术人员、仪器仪表供应商提供了一个突破时间与空间限制的网络交流平台，方便各方共同探讨、交流与学习。日程安排扫码报名会议主题：新能源电池研发及相关材料研究开播时间：2022年6月14日 14:00主讲老师：代立恒、侯志云、樊润、管秀鹏讲师介绍代立恒 华东理工大学化工学院分离膜与能源材料课题组 博士研究生在读2018年在华东理工大学化工学院取得工学学士学位。2018年至今在华东理工大学攻读博士学位。所在课题组为化工学院分离膜与能源材料课题组，课题组负责人为徐至教授。博士期间课题主要围绕二维材料膜的设计制备及其分子/离子传输行为的研究。以作者在Angew Chem Int Ed., Green Energy&Environ.上发表论文两篇。侯志云 应用专家 大昌华嘉科学仪器部曾工作于华谊集团、全球知名颗粒表征仪器有限公司，长期从事材料物性表征，专注于应用方法的开发和建立。多年的颗粒行业工作背景，具有丰富的材料颗粒表征经验，与颗粒表征标准化技术与委员会也保持长期的协作。樊润 产品经理 大昌华嘉科学仪器部北京化工大学材料学硕士毕业，2003.9-至今，一直从事材料颗粒表征的相关仪器销售和应用工作，并且对新能源领域众多材料的检测多有涉及，希望将相关的检测技术与大家分享。就职于大昌华嘉科学仪器部，负责物理/化学吸附产品的应用和销售。管秀鹏 技术销售经理 大昌华嘉科学仪器部毕业于北京石油化工研究院，东华大学，2005年开始悬浮体系稳定性分析表征工作。具有新能源等行业固悬体系分析检测的丰富经验，帮助大量客户解决产品开发过程中的工艺问题和配方问题，以及确定合理的表征流程。