CN105449297B - 电解液消耗量的定量分析方法 - Google Patents

电解液消耗量的定量分析方法 Download PDF

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CN105449297B CN201511018318.3A CN201511018318A CN105449297B CN 105449297 B CN105449297 B CN 105449297B CN 201511018318 A CN201511018318 A CN 201511018318A CN 105449297 B CN105449297 B CN 105449297B
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Abstract

本申请涉及电解液消耗量的定量分析方法,包括以下步骤:选取内标物:对两组平行的、且使用后的电池分别通过离心法和浸泡法相应的获得第一待测电解液和第二待测电解液;检测并计算:分别检测第一待测电解液和第二待测电解液,然后计算出电解液各个组分各自所对应的消耗量。本申请所提供的电解液消耗量的定量分析方法,操作简单,重复性强,能够获得电池使用后的电解液各个组分的消耗量,可为在制备电池时,注入所需的电解液的量提供了有力的数据支持。

Description

电解液消耗量的定量分析方法
技术领域
本申请涉及电解液分析领域,尤其涉及一种电解液消耗量的定量分析方法。
背景技术
电解液是在化学电池、电解电容等中使用的介质,电解液为他们的正常工作提供离子,并保证工作中发生的化学反应是可逆的。在应用越来越广泛的锂电池中,选择合适的电解液是获得性能优异的锂电池的关键。电解液主要的成为为有机溶剂、锂盐和添加剂。在制备锂电池时,将卷绕得到的电芯置于外包装中后,注入所选取的电解液。
在实际应用中,随着锂电池的重复使用,锂电池中的电解液会被消耗。为了保证在锂电池中加入合适量的电解液,并且还可以获知电解液中的主要组分的消耗情况,能够测定电解液的消耗量是非常关键的。然而,目前还没有文献报道记载对电池中的电解液消耗量的定量分析。
发明内容
为了解决上述问题,本申请的目的在于提供一种电解液消耗量的定量分析方法,能够准确获得使用后的电池的电解液中各个组分的消耗量。
本申请的目的在于提供一种电解液消耗量的定量分析方法,包括以下步骤:
一种电解液消耗量的定量分析方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)、对两组平行的、且使用后的电池分别进行第一预处理和第二预处理:在所述第一预处理中,拆解电池,将电芯离心,获得电解液,记为第一待测电解液,在所述第二预处理中,拆解电池,将外包装和电芯共同浸泡在溶剂中,并加入内标物获得含有内标物的电解液,记为第二待测电解液;
(2)、检测并计算:分别检测步骤(1)中获得的第一电解液和第二电解液中各个组分的质量百分比浓度,然后通过下述式I、式II和式III计算出步骤(2)中所使用的电池的电解液各个组分的消耗量,
式I
m剩余i=m×Ci’ 式II
m消耗i=M初始i-m剩余i 式III
其中,在上述式I、式II和式III中,
i表示电解液组分的个数,i=1,2,3,4·····n,
Ci表示所述第二待测电解液中各组分的质量百分比浓度,
Ci’表示所述第一待测电解液中各组分的质量百分比浓度,
m内标表示在所述第二预处理中内标物的添加量,
C内标表示第二待测电解液中内标物的质量百分比浓度,
m表示电池使用后,电解液的剩余总重量,
m剩余i表示电池使用后,电解液中各组分的剩余重量,
M初始i表示初始电解液中各组分的重量,
m消耗i表示电池使用后,电解液中各组分的消耗量。
本申请所提供的电解液消耗量的定量分析方法,操作简单,重复性强,能够获得电池使用后的电解液各个组分的消耗量,另外,还可为在制备电池时,注入所需的电解液的量提供了有力的数据支持。
具体实施方式
下面通过对本申请进行详细说明,本申请的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
本申请的目的在于提供一种电解液消耗量的定量分析方法,包括以下两个步骤。
步骤一、对两组平行的、且使用后的电池分别进行第一预处理和第二预处理:在所述第一预处理中,拆解使用后的电池,将电芯放入离心装置中进行离心,获得电解液,记为第一待测电解液,在所述第二预处理中,拆解使用后的电池,将外包装和电芯以及在步骤一中所选取的内标物共同浸泡在溶剂中,获得含有内标物的电解液,记为第二待测电解液。
在上述步骤一中,进行第一预处理和第二预处理的电池是相同的,也就是电池在进行相同的使用条件后,其中的一组进行第一预处理,而另一组进行第二预处理。
在上述步骤一中,所述电池可为锂离子电池,例如软包锂离子电池,动力锂离子电池等,另外,所述使用后的电池,可以理解为制备好的电池进行了至少一次充/放电循环,其中充/放电循环的次数并不受到具体的限制,只要使用后的电池中还存在电解液即可。在对使用后的电池进行第一预处理和第二预处理之前,对使用后的电池放电,以保证第一预处理和第二预处理过程的安全性,优选地,对使用后的电池放电至3V以下,例如放电至2.5~3V。优选地,选用充/放电循环5~500次的电池分别进行第一预处理和第二预处理,进一步优选地,选用循环充/放电200~500次的电池分别进行第一预处理和第二预处理。
优选地,电池按照下述条件进行充/放电循环:
在25℃下,先以1C的恒定电流对电池充电至4.2V,进一步以4.2V恒定电压充电至电流为0.025C,然后以1C的恒定电流将电池放电至3.0V,此为一个充放电循环过程。电池可按上述方式进行多次充/放电循环。
在上述第一预处理中,拆解使用后的电池,可将电芯放入离心装置中进行离心得到所述第一待测液,离心装置的具体种类并不受到具体的限制,只要在离心作用下,获取所述第一待测电解液即可,例如选用常规使用的离心机等离心装置均可。在离心时,离心装置的转速为1000~5000转/分钟,优选地,离心装置的转速为1500~3500转/分钟;离心的时间为5~40分钟,优选地,离心的时间为10~30分钟。
在上述第一预处理中,具体操作步骤如下:对使用后的电池放电至3V,拆解电池,将电芯放入离心管中,然后在离心机的离心作用下,获得使用后的电池中的电解液,记为第一待测电解液。另外,将电芯放入离心管需要注意的是,要将电芯迅速卷绕好放入离心管中,避免外界环境对电芯的污染,从而影响最终的检测准确度。
在上述第一预处理中,移取一定体积的第一待测电解液,将移取的第一待测电解液置于容器中,例如可将所述第一待测电解液移入在进行气相色谱检测时专用瓶中。移取的所述第一待测电解液的体积优选为1~10ml,进一步优选地,移取的所述第一待测电解液的体积为1~5ml。
在上述第二预处理中,将拆解后的电芯和外包装共同浸泡在溶剂中,优选将电池浸泡在高纯无水溶剂中,所述高纯无水溶剂,是指溶剂中的含水量在50ppm以下。溶剂优选为碳酸酯化合物,环状碳酸酯化合物和链状碳酸酯化合物均可。碳酸酯化合物为选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯以及碳酸乙丙酯中的至少一种。
在上述第二预处理中,根据拆解后的电芯的体积,加入适量的溶剂进行浸泡,只要将电芯和外包装完全浸泡在溶剂中即可。优选地,所述溶剂的添加量为100~5000g,进一步优选地,溶剂的添加量为400~2500g。
在上述第二预处理中,所述内标物的添加量为在所使用的电池的初始电解液中所使用的添加剂的总重量的0.2~0.8倍。
在本申请中,初始电解液应该理解为在制备电池,所注入的电解液。
在上述第二预处理中,优选地,浸泡的时间为1~30天,进一步优选地,浸泡的时间为2~20天,更进一步优选地,浸泡的时间为3~10天。
在上述第二预处理中,移取一定体积的第二待测电解液,将移取的第二待电解测液置于容器中,例如可将所述第二待测电解液移入在进行气相色谱检测时专用瓶中。移取的所述第二待测电解液的体积优选为1~10ml,进一步优选地,移取的所述第二待测电解液的体积为1~5ml。
在上述第二预处理中,根据待测电解液中的组分,选择内标物,在选取内标物时,所选取的内标物的出峰位置与所述待测电解液中的组分的出峰位置接近,且所选取的内标物的出峰位置与所述待测电解液中的组分的出峰位置完全分开。例如,可选用环己基苯或乙酸乙酯作为内标物。
在上述第二预处理中,具体操作步骤如下:对使用后的电池放电至3V;量取能够将外包装和电芯完全浸泡的高纯无水溶剂加入塑料瓶中,用注射器移取所选取的内标物加入到已量取好的高纯无水溶剂中,进行搅拌,使得内标物均匀分散在高纯无水溶剂中;拆解电池,也就是剪开电池的外包装,迅速将外包装和电芯一起挤压松软后,将电芯反方向卷绕,然后将外包装和电芯共同放入装有高纯无水溶剂和内标物的塑料瓶中,将塑料瓶进行密封,静置4~8天;用注射器移取溶液2mL,装入气相色谱检测时专用瓶中,待测。
步骤二:检测并计算:分别检测步骤(1)中获得的第一电解液和第二电解液中各个组分的质量百分比浓度,然后通过下述式I、式II和式III计算出步骤(2)中所使用的电池的电解液各个组分的消耗量,
式I
m剩余i=m×Ci’ 式II
m消耗i=M初始i-m剩余i 式III
其中,在上述式I、式II和式III中,
i表示电解液组分的个数,i=1,2,3,4·····n,
Ci表示所述第二待测电解液中各组分的质量百分比浓度,
Ci’表示所述第一待测电解液中各组分的质量百分比浓度,
m内标表示在所述第二预处理中内标物的添加量,
C内标表示第二待测电解液中内标物的质量百分比浓度,
m表示电池使用后,电解液的剩余总重量,
m剩余i表示电池使用后,电解液中各组分的剩余重量,例如,m剩余1表示电池使用后,电解液中的第一个组分的剩余重量,以此类推,m剩余n表示电池使用后,电解液中的第n个组分的剩余重量,
M初始i表示初始电解液中各组分的重量,初始电解液应该理解为电池制备时,所注入的电解液,需要说明的是,M初始1表示初始电解液中的第一个组分的重量,以此类推,M初始n表示初始电解液中的第n个组分的重量,在制备电池时,初始电解液中各个组分的添加量是已知的,不需要进行检测。
m消耗i表示电池使用后,电解液中各组分的消耗量,例如,m消耗1表示电池使用后,电解液中的第一个组分的消耗量,以此类推,m消耗n表示电池使用后,电解液中的第n个组分的消耗量。
在上述步骤二中,优选地,选用气相色谱仪分别检测步骤一中获得的第一电解液和第二电解液中各个组分的质量百分比浓度。
在选用气相色谱仪进行检测之前,配置标准溶液,即将所选取的内标物和步骤一中所使用的电池的电解液加入到溶剂中,获得标准溶液。
在配置标准溶液时,优选地,溶剂为高纯无水溶剂,所述高纯无水溶剂,是指溶剂中的含水量在50ppm以下。溶剂优选为碳酸酯化合物,环状碳酸酯化合物和链状碳酸酯化合物均可。碳酸酯化合物为选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯以及碳酸乙丙酯中的至少一种。
在配置标准溶液时,所述溶剂的添加量与在上述第二预处理中所使用的溶剂的添加量相同,另外,所述溶剂的种类与在上述第二预处理中所使用的溶剂的种类相同。
在配置标准溶液时,所述内标物的添加量为在步骤一中所使用的电池的初始电解液中所使用的添加剂的总重量的0.1~2倍。
在配置标准溶液时,所述电解液的添加量为在步骤一中所使用的电池的初始电解液的总重量的0.1~2倍。
配置完标准溶液后,优选将标准溶液静置2~10小时,进一步优选地,将标准溶液静置3~6小时。
配置完标准溶液后,移取一定体积的标准溶液,将移取的标准溶液置于容器中,例如可将所述标准溶液移入在进行气相色谱检测时专用瓶中。移取的所述标准溶液的体积优选为1~10ml,进一步优选地,移取的所述标准溶液的体积为1~5ml。
配置完标准溶的具体操作步骤如下:首先准备3个相同的清洗干净、且进行充分干燥的塑料瓶,然后分别在上述3个瓶中加入如下配比的标准溶液:
在瓶1中:加入高纯无水溶剂、内标物和电解液,其中所述高纯无水溶剂的添加量与上述第二预处理浸泡时所使用的溶剂的添加量相同且溶剂的种类也相同,所述内标物的添加量与上述步骤一中所使用的电池的初始电解液中所使用的添加剂的总重量的2倍,所述电解液的添加量为在上述步骤一中所使用的电池的初始电解液的总重量的2倍;
在瓶2中:加入高纯无水溶剂、内标物和电解液,其中所述高纯无水溶剂的添加量与上述第二预处理浸泡所用的溶剂的添加量相同且溶剂的种类也相同,所述内标物的添加量为上述步骤一中所使用的电池的初始电解液中所使用的添加剂的总重量相同,所述电解液的添加量为在上述步骤一中所使用的电池的电解液的总重量的1倍;
在瓶3中:加入高纯无水溶剂、内标物和电解液,其中所述高纯无水溶剂的添加量与上述第二预处理浸泡所使用的溶剂的添加量相同其溶剂的种类也相同,所述内标物的添加量为上述步骤一中所使用的电池的初始电解液中所使用的添加剂的总量50%,所述电解液的添加量为在上述步骤一中所使用的电池的初始电解液的总重量的0.5倍。
将上述3个瓶中的标准溶液密封,并轻轻晃动瓶子使液体混合均匀,静置4h后,用注射器在每一瓶中都移取2mL标准溶液,然后分别放入在进行气相色谱检测时专用瓶中,待测。
在本申请中,在所述第一待测电解液、所述第二待测电解液、在制备电池时所用到的初始电解液以及在配置标准溶液时所使用的电解液均组分个数相同以及组分种类相同。
选用气相色谱仪检测在上述步骤一中获得的标准溶液,获取所使用的电池中的电解液各个组分以及所述内标物的标准曲线,再选用气相色谱仪分别检测所述步骤一中获得的第一待测电解液和第二待测电解液,同时根据获取的标准曲线,获得所述第一待测电解液各个组分的质量百分比浓度,记为Ci’,由于i表示电解液组分的个数,i=1,2,3,4·····n,例如,C1’表示在检测所述第一待测电解液后,第一个组分所对应的质量百分比浓度,以此类推,Cn’表示在检测所述第一待测电解液后,第n个组分所对应的质量百分比浓度,以及获得第二待测电解液各个组分的质量百分比浓度,记为Ci,类似的,由于i表示电解液组分的个数,i=1,2,3,4·····n,例如,C1表示在检测所述第二待测电解液后,第一个组分所对应的质量百分比浓度,以此类推,Cn表示在检测所述第二待测电解液后,第n个组分所对应的质量百分比浓度。
在上述步骤二中,优选地,各个标准溶液、第一待测电解液以及第二待测电解液均等体积进样进行气相色谱检测,例如均移取2ml进样。另外,在检测各个标准溶液、第一待测电解液以及第二待测电解液时,保证色谱检测条件是完全相同的。
本申请所提供的电解液消耗量的定量分析方法,操作简单,重复性强,并且所获得的结果准确。此外,本申请所提供的电解液消耗量的定量分析方法,能够获得电池使用后的电解液各个组分的消耗量,此外,还可为在制备电池时,注入所需的电解液的量提供了有力的数据支持,并且还提供电解液消耗量与充/放电循环次数的关系,间接验证电解液中各个组分例如添加剂的反应机理以及添加剂所起到的作用。
另外,在本申请中,所提供的电解液消耗量的定量分析方法,应用范围较广,可适合任何种类的电池,例如锂电池,特别适合软包锂电池的电解液消耗量的定量分析。
实施例
以下通过具体实例进一步描述本申请。不过这些实例仅仅是范例性的,并不对本申请的保护范围构成任何限制。
在下述实施例、对比例以及试验例中,所使用到的试剂、材料以及仪器如没有特殊的说明,均为常规试剂、常规材料以及常规仪器,均可商购获得。
在下述实施例中,所用到的试剂以及仪器如下所示:
高纯无水溶剂:碳酸二甲酯(DMC),其中DMC的含水量为20ppm;电池:尺寸为40mm×30mm×80mm的软包锂离子电池(以下简称电池1),尺寸为40mm×20mm×100mm的动力锂离子电池(以下简称电池2);电解液:电池1的电解液(以下简称电解液1),电解液1中的组分及其含量如下所示:1.5g碳酸乙烯酯(以下简称a1)、1.5g碳酸丙烯酯(以下简称b1)、1g碳酸二乙酯(以下简称c1)、0.25g氟代碳酸乙烯酯(以下简称d1)以及0.25g亚硫酸丙烯酯(以下简称e1),电解液1中的添加剂为d1和e1;电池2的电解液(以下简称电解液2),电解液2中的组分及其含量如下所示:3.5g碳酸二乙酯(以下简称a2)、3g碳酸甲乙酯(以下简称b2)、2g碳酸乙烯酯(以下简称c2)、0.25g碳酸乙烯亚乙酯(以下简称d2)、0.25g氟代碳酸乙烯酯(以下简称e2),电解液2中的添加剂为d2和e2;气相色谱仪型号为Agilent7890A。
实施例1
(1)选取内标物:根据电池1的电解液1所含有的组分,选取内标物为环己基苯;
(2)对两个使用后的电池1分别进行第一预处理和第二预处理。
1)两个使用后的电池1为经过下述充/放电循环所获得:
每一个电池1均进行了下述充/放电循环:在25℃下,先以1C的恒定电流对的电池1充电至4.2V,进一步以4.2V恒定电压充电至电流为0.025C,然后以1C的恒定电流将电池放电至3.0V,此为一个充放电循环过程。电池可按上述方式进行100次充/放电循环,
2)对经过上述步骤1)所获得的一个电池1进行第一预处理:
拆解使用后的电池1,将电池1的电芯迅速卷绕好放入离心管中,然后将离心管放入离心机中,获得第一待测电解液,其中离心机的转速设置为3000转/分钟,离心时间为20min,移取2mL第一待测电解液放入气相色谱检测时的专用瓶中,待测,
3)对经过上述步骤1)所获得的另一个电池1进行第二预处理:
在500mL的塑料瓶中加入400g的DMC和0.2g环己基苯,盖上瓶盖,轻轻摇匀待用,拆解另一个使用后的电池1,迅速将电池1的外包装和电芯一起挤压松软后,将电芯反方向卷绕,将电池1的外包装和电芯共同放入前述待用的500ml且装有DMC和环己基苯的塑料瓶中,盖上瓶盖,静置浸泡4天后,获得第二待测电解液,用注射器移取第二待测电解液2ml放入气相色谱检测时的专用瓶中,待测;
(3)、配置标准溶液:
首先准备3个相同的清洗干净、且进行充分干燥的塑料瓶,然后分别在上述3个瓶中加入如下配比的标准溶液:
在瓶1中:加入400g DMC、0.4g环己基苯和10g电解液1,混合均匀,
在瓶2中:加入400g DMC、0.2g环己基苯和5g电解液1,混合均匀,
在瓶3中:加入400g DMC、0.1g环己基苯和2.5g电解液1,混合均匀,
在上述每一个瓶中均取出2mL的标准溶液分别放入气相色谱检测时的专用瓶中,待测;
(4)检测并计算:
1)选用气相色谱仪检测在步骤(3)中获得的3个标准溶液,获得电解液1的5个组分以及环己基苯的标准曲线,再选用气相色谱仪分别检测步骤(2)中获得的第一待测电解液和第二待测电解液,同时根据标准曲线,获得第一待测电解液的a、b、c、d、e五个组分的质量百分比浓度,分别相对应的记为C1’、C2’、C3’、C4’、C5’,以及获得第二待测电解液的a、b、c、d、e五个组分的质量百分比浓度,分别相对应的记为C1、C2、C3、C4、C5,结果如下表1中所示:
表1
2)根据表1中检测到的质量百分比浓度,然后通过下述步骤计算出电池1使用后,电解液1的各个组分的消耗量,
根据C内标:m内标=(C1+C2+C3+C4+C5):m,计算电解液1的剩余总重量m,4%:0.2=(28%+27%+15%+2%+3%):m,m=3.75g,
根据m剩余i=m×Ci’,计算电解液1中的a组分的剩余重量m1,3.75×29%=1.09g,再m消耗i=M初始i-m剩余i,计算电解液1的a组分的消耗量为m剩余1,1.5-1.09=0.41g,以此类推,计算其他4个组分的消耗量,最终的电解液1的五个组分的剩余重量以及消耗量如下表2中所示:
表2
实施例2
(1)选取内标物:根据电池2的电解液2所含有的组分,选取内标物为乙酸乙酯;
(2)对两个使用后的电池2分别进行第一预处理和第二预处理:
1)两个使用后的电池2为经过下述充/放电循环所获得:
每一个电池1均进行了下述充/放电循环:在25℃下,先以1C的恒定电流对的电池1充电至4.2V,进一步以4.2V恒定电压充电至电流为0.025C,然后以1C的恒定电流将电池放电至3.0V,此为一个充放电循环过程。电池可按上述方式进行300次充/放电循环,
2)对经过上述步骤1)所获得的一个电池2进行第一预处理:
拆解使用后的电池2,将电池2的电芯迅速卷绕好放入离心管中,然后将离心管放入离心机中,获得第一待测电解液,其中离心机的转速设置为3000转/分钟,离心时间为30min,移取2mL第一待测电解液放入气相色谱检测时的专用瓶中,待测,
3)对经过上述步骤1)所获得的另一个电池2进行第二预处理:
在1000mL的塑料瓶中加入700g的DMC和0.4g乙酸乙酯,盖上瓶盖,轻轻摇匀待用,拆解另一使用后的电池2,迅速将电池2的外包装和电芯一起挤压松软后,将电芯反方向卷绕,将电池2的外包装和电芯共同放入前述待用的1000ml且装有DMC和乙酸乙酯的塑料瓶中,盖上瓶盖,静置浸泡6天后,获得第二待测电解液,用注射器移取第二待测电解液2ml放入气相色谱检测时的专用瓶中,待测;
(3)、配置标准溶液:
首先准备3个相同的清洗干净、且进行充分干燥的塑料瓶,然后分别在上述3个瓶中加入如下配比的标准溶液:
在瓶1中:加入700g DMC、0.8g乙酸乙酯和20g电解液2,混合均匀,
在瓶2中:加入700g DMC、0.4g乙酸乙酯和10g电解液2,混合均匀,
在瓶3中:加入700g DMC、0.2g乙酸乙酯和5g电解液2,混合均匀,
在上述每一个瓶中均取出2mL的标准溶液分别放入气相色谱检测时的专用瓶中,待测;
(4)检测并计算:
1)选用气相色谱仪检测在步骤(3)中获得的3个标准溶液,获得电解液2的5个组分以及乙酸乙酯的标准曲线,再选用气相色谱仪分别检测步骤(2)中获得的第一待测电解液和第二待测电解液,同时根据标准曲线,获得第一待测电解液的a、b、c、d、e五个组分的质量百分比浓度,分别相对应的记为C1’、C2’、C3’、C4’、C5’,以及获得第二待测电解液的a、b、c、d、e五个组分的质量百分比浓度,分别相对应的记为C1、C2、C3、C4、C5,结果如下表3中所示:
表3
2)根据表3中检测到的质量百分比浓度,然后通过下述步骤计算出电池2使用后,电解液2的各个组分的消耗量,
根据C内标:m内标=(W1+W2+W3+W4+W5):m,计算电解液2的剩余总重量m,5%:0.4=(28%+28%+17%+2%+1.5%):m,m=6.52g,
根据m剩余i=m×Ci’,计算电解液2中的a组分的剩余重量m剩余1,6.52×30%=1.96g,再根据m消耗i=M初始i-m剩余i,计算电解液2的a组分的消耗量为m消耗i,3.5-1.96=1.54g,以此类推,计算其他4个组分的消耗量,最终的电解液2的五个组分的剩余重量以及消耗量如下表4中所示:
表4
根据上述说明书的揭示,本申请所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此,本申请并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式,对本申请的一些修改和变更也应当落入本申请的权利要求的保护范围内。

Claims (12)

1.一种电解液消耗量的定量分析方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)、对两组平行的、且使用后的电池分别进行第一预处理和第二预处理:在所述第一预处理中,拆解电池,将电芯离心,获得电解液,记为第一待测电解液,在所述第二预处理中,拆解电池,将外包装和电芯共同浸泡在溶剂中,并加入内标物获得含有内标物的电解液,记为第二待测电解液;
(2)、检测并计算:分别检测步骤(1)中获得的第一电解液和第二电解液中各个组分的质量百分比浓度,然后通过下述式Ⅰ、式Ⅱ和式Ⅲ计算出步骤(1)中所使用的电池的电解液各个组分的消耗量,
m剩余i=m×Ci’ 式Ⅱ
m消耗i=M初始i-m剩余i 式Ⅲ
其中,在上述式Ⅰ、式Ⅱ和式Ⅲ中,
i表示电解液组分的个数,i=1,2,3,4·····n,
Ci表示所述第二待测电解液中各组分的质量百分比浓度,
Ci’表示所述第一待测电解液中各组分的质量百分比浓度,
m内标表示在所述第二预处理中内标物的添加量,
C内标表示第二待测电解液中内标物的质量百分比浓度,
m表示电池使用后,电解液的剩余总重量,
m剩余i表示电池使用后,电解液中各组分的剩余重量,
M初始i表示初始电解液中各组分的重量,
m消耗i表示电池使用后,电解液中各组分的消耗量。
2.根据权利要求1所述的电解液消耗量的定量分析方法,其特征在于,在所述步骤(1)中,根据待测电解液中的组分,选择内标物,所选取的内标物的出峰位置与所述待测电解液中的组分的出峰位置接近,且所选取的内标物的出峰位置与所述待测电解液中的组分的出峰位置完全分开。
3.根据权利要求2所述的电解液消耗量的定量分析方法,其特征在于,所述内标物为环己基苯或乙酸乙酯。
4.根据权利要求1所述的电解液消耗量的定量分析方法,其特征在于,在所述第二预处理中,所述溶剂为碳酸酯化合物中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的电解液消耗量的定量分析方法,其特征在于,所述碳酸酯化合物选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯以及碳酸乙丙酯中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的电解液消耗量的定量分析方法,其特征在于,在所述步骤(1)中,在进行所述第一预处理和第二预处理之前,对所述使用后的电池放电至3V以下。
7.根据权利要求1所述的电解液消耗量的定量分析方法,其特征在于,在所述第一预处理中,所述离心时的转速为1000~5000转/分钟,所述离心的时间为5~40分钟。
8.根据权利要求1所述的电解液消耗量的定量分析方法,其特征在于,在所述第二预处理中,所述溶剂的添加量为100~5000g,所述内标物的添加量为在步骤(1)中所使用的电池的初始电解液中所使用的添加剂的总重量的0.2~0.8倍。
9.根据权利要求1所述的电解液消耗量的定量分析方法,其特征在于,在所述第二预处理中,所述浸泡的时间为1~30天。
10.根据权利要求1所述的电解液消耗量的定量分析方法,其特征在于,在所述步骤(2)之前,配置标准溶液,将所选取的内标物和在步骤(1)中所使用的电池的电解液加入到溶剂中,获得标准溶液。
11.根据权利要求10所述的电解液消耗量的定量分析方法,其特征在于,在配置标准溶液时,所述溶剂的添加量与在所述第二预处理中所使用的溶剂的添加量相同,所述内标物的添加量为在步骤(1)中所使用的电池的初始电解液中所使用的添加剂的总重量的0.1~2倍,所述电解液的添加量为在步骤(1)中所使用的电池的初始电解液的总重量的0.1~2倍。
12.根据权利要求10所述的电解液消耗量的定量分析方法,其特征在于,在所述步骤(2)中,选用气相色谱仪检测所述标准溶液,获取所使用的电池中的电解液各个组分以及所述内标物的标准曲线,再选用气相色谱仪分别检测所述步骤(1)中获得的第一待测电解液和第二待测电解液,同时根据获取的标准曲线,获得所述第一待测电解液各个组分的质量百分比浓度,以及获得第二待测电解液各个组分的质量百分比浓度。
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