应用速递 | 锂电池电解质高氯酸锂(LiClO4)中痕量水分含量测定解决方案

2026-07-20 14:39:37 默克生命科学


关于锂电池材料


近年来,新能源领域持续吸引着人们的目光。锂电池作为一种关键的新能源技术,电池一般主要由五部分组成:正极、负极、电解液、隔膜、外壳与电极引线,正极包括由钴酸锂或镍钴锰酸锂、锰酸锂、磷酸亚铁锂等及铝箔组成的电流收集极。负极由石墨化碳材料和铜箔组成的电流收集极组成。电池内充有有机电解质溶液,其内部环境的水分含量控制显得尤为重要。


随着新技术的更新迭代,通过添加导电盐(如:六氟磷酸锂等)和其他添加剂,电池的性能和稳定性得以进一步提升。锂电池内部必须要求是完全无水 (水含量低于20mg/kg) 的环境,因为最常用的导电盐会与水反应生成氢氟酸,由于其有毒和腐蚀性,会损坏电池单体。同时,水分含量高不仅会降低电池容量、减少电池的循环使用次数、导致电解液中的锂盐分解,还会影响正极材料、负极材料的结构稳定性,对铝集流体进行腐蚀等。因此,水分含量是锂电池生产和质量控制中最关键的指标之一。

由于电池生产中所用的材料和试剂的水分含量都极低,建议首选卡尔费休库仑法水分测定方法。根据不同的样品性质,可采用不同的测试方法,能够溶解在库仑法试剂中的样品可采用直接测定法,如:电解液、溶剂等液体样品,六氟磷酸锂等可以溶解的固体样品等;对于正极材料、负极材料、电池隔膜等无法溶解的固体样品,可以通过卡氏加热炉方法测定其水分含量。如:正极材料、正负极片、电池隔膜等。


在锂电池中,‌高氯酸锂‌(LiClO₄)主要用作‌电解质盐‌,其作用主要是提供锂离子传导通道‌:作为锂盐,高氯酸锂在有机溶剂(如:碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯等)中解离出 Li⁺,实现正负极之间的离子传输,保障电池充放电过程的正常进行。


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实验技巧和建议:

      ✦

► 高氯酸锂具有吸湿性,在处理过程中会从大气环境中吸收水分。因此,建议尽量减少样品与大气湿气接触,以获得可靠且可重复的测定结果。建议样品制备,甚至整个测定过程都应在干燥的手套箱中进行。


► 一些常见的电解质添加剂(如:氯乙烯或硼酸盐)会与含卡尔费休试剂中的醇类物质发生副反应。建议减小样品取样量、加大更换试剂的频率、快速滴定至终点,可以大大提高测定结果的可靠性和精准性。


 含醛酮结构的样品,如:含有甲醛、乙醛、苯甲醛等醛类,以及含有丙酮、丁酮、环己酮等酮类的样品,建议采用有隔膜电极滴定池的水分测定仪,需选择醛酮样品的专用试剂:阳极液(货号:1.88062.0500)和阴极液(货号:1.88063.0010)。



所需试剂(Aquastar®库仑法滴定剂,降本增效:只需用1瓶试剂,无需区分阴极液和阳极液)

货号

产品描述

滴定剂用量

备注

1.09255.0508

Aquastar®库仑法滴定剂,用于有隔膜电极滴定池,阴/阳极液均适用

5 mL

用作阴极液

150 mL

用作阳极液

1.88055.001

Aquastar®标准水,15-30 ppm,库仑法测定和卡氏炉(120-160°C)测定

/

CRM级,包装规格:10 x 8mL

1.88051.0010

Aquastar®标准水 0.1%(1.0 mg 水/g)

/

CRM级,包装规格:10 x 8mL


所需试剂(Aquastar®库仑法滴定剂,降本增效,一站式采购)

货号

产品描述

滴定剂用量

备注

1.88079.0500

Aquastar®库仑法滴定剂,用于无隔膜电极滴定池

150 mL

新配方可有效避免试剂结晶现象,更加适用于环境湿度较大的实验室

1.88055.0010

Aquastar®标准水,15-30 ppm,库仑法测定和卡氏炉(120-160°C)测定

/

CRM级,包装规格:10 x 8mL

1.12939.0010

Aquastar®乳糖标准水 5%, 固体水标,可用于容量法和卡氏炉(140-160°C)测定

/

CRM级,包装规格:10G

备注:您也可以选择使用150 mL的 1.09257.0508 Aquastar®库仑法滴定剂(有/无隔膜电极滴定池均适用,阴/阳极液均适用)。







1.卡氏加热炉设置

设定温度:170°C

设定时间:300秒

极化电流I(pol) = 5 - 10 μA

终点控制电位U(EP) = 50 - 100 mV

稳定时间:30秒

滴定终止标准:  漂移值< 10 μg/min

3. 建议取样量:

0.35克


方法步骤简介:

将卡尔费休试剂分别倒入带有隔膜电极的滴定池的阴极和阳极室中。启动滴定仪,滴定至系统平衡和干燥,经过预滴定和漂移值稳定后,先测定空白样品瓶的空白值后,将待测样品称重并放入新的样品瓶中,随后立即盖紧瓶盖。将样品瓶手动或自动放入卡氏加热炉中,并根据所设置的温度程序进行加热。由此释放出的水分通过气流(干燥空气或氮气)转移到滴定池中,并进行库仑滴定法测定,仪器上直接读取待测样品的水分含量值。


其他常用产品推荐:

货号

产品描述

备注

1.88035.0500

缓冲溶液(用于强酸性样品的缓冲,调节pH值至5-7)

500mL

1.88036.0500

缓冲溶液(用于强碱性样品的缓冲,调节pH值至5-7)

500mL

1.00136.0250

苯甲酸

250G

1.08297.2500

二甲苯

2.5L

1.09684.1000

甲酰胺

1L

1.05704.0250

分子筛,孔径0.3nm,直径2mm,粒径10目数

250G

1.05734.0250

分子筛,孔径0.3nm,直径2mm,粒径10目数,含指示剂

250G


+

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关于默克无机试剂

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