CN109254110A

CN109254110A - 一种锂离子电池电解液水分检测用卡尔费休试剂及其制备方法

Info

Publication number: CN109254110A
Application number: CN201811160270.3A
Authority: CN
Inventors: 廖红伟; 肖峰
Original assignee: Dongguan Shanshan Battery Materials Co Ltd
Current assignee: Dongguan Shanshan Battery Materials Co Ltd
Priority date: 2018-09-30
Filing date: 2018-09-30
Publication date: 2019-01-22

Abstract

本发明公开了一种锂离子电池电解液水分检测用卡尔费休试剂及其制备方法。按质量分数计，本发明的锂离子电池电解液水分检测用卡尔费休试剂包含1‑10％的碘，1‑20％的二氧化硫，5‑25％的胍盐，40‑80％的甲醇，5‑30％的有机碱。本发明将胍盐加入甲醇中，充分搅拌溶解后，加入有机碱，再加入碘，充分搅拌溶解，将此溶液置于冰浴中，一边搅拌，一边加入二氧化硫，至重量增加到所需二氧化硫的重量为止，避光静置后，将此试剂装入所用的卡氏水分仪即得所述卡尔费休试剂。该试剂性价比高，安全环保，对人体危害小，可实现锂离子电池电解液的水分的精准检测，促进电池行业的发展。

Description

一种锂离子电池电解液水分检测用卡尔费休试剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，具体是涉及一种锂离子电池电解液水分检测用卡尔费休试剂及其制备方法。

背景技术

在锂离子电池行业，水分的存在会对电池质量产生很大的影响，比如引起电池涨气、容量下降等，还会导致电解液的分解产生酸，而酸又进一步腐蚀电池内部的材料，导致电池性能下降，严重的会导致电池***。因此，在电池材料及电池制作过程都要严格控制水分含量。

目前，电池领域对电解液的水分检测都是采用库仑法卡氏水分仪进行。但如今电解液的组成越来越复杂，特别是添加剂的应用也越来越多，比如醛酮类的有VC、FEC、NMP等；含S类的有DTD、PS等；还有酸酐类、腈类的添加剂，这些添加剂的加入导致常规的卡氏试剂在测试时出现副反应，测试结果不平行，漂移值上升。

上述问题可以采用醛酮试剂来解决，但是目前的醛酮试剂主要是靠国外进口，而且使用的成本极高(例如西格玛的34820，一套大约是2500元)，而且测试少量电解液后，很容易出现试剂浑浊的情况，另外由于进口醛酮试剂中含有大量的三氯甲烷，海关审查比较复杂，使得货期都比较长(2016年出现过一次全球断货)，且三氯甲烷对环境存在影响，对人体也有一定的毒性。

发明内容

本发明为了克服上述背景技术的不足，设计了一个性价比高，安全环保，对人体危害小的卡尔费休试剂，实现锂离子电池电解液的水分的精准检测，促进电池行业的发展。

为达到本发明的目的，按质量分数计，本发明的锂离子电池电解液水分检测用卡尔费休试剂包含1-10％的碘，1-20％的二氧化硫，5-25％的胍盐，40-80％的甲醇，5-30％的有机碱。

进一步的，所述胍盐可以选自碳酸胍、草酸胍、盐酸胍或苯甲酸胍中的一种或多种。

再进一步的，所述有机碱可以是多元醇胺。

优选的，所述有机碱选自二乙醇胺、二乙基乙醇胺或三乙醇胺中的一种或多种。

本发明还提供了一种所述锂离子电池电解液水分检测用卡尔费休试剂的制备方法，该方法包括以下步骤：将胍盐加入甲醇中，充分搅拌溶解后，加入有机碱，再加入碘，充分搅拌溶解，将此溶液置于冰浴中，一边搅拌，一边加入二氧化硫，至重量增加到所需二氧化硫的重量为止，避光静置后，将此试剂装入所用的卡氏水分仪即可。

优选的，所述将胍盐加入甲醇中是在常温下进行的。

优选的，所述冰浴的温度为0-10℃。

进一步的，所述二氧化硫可以是以气体形式加入，也可以是以液态形式加入。

优选的，所述避光静置时间为20-30小时，例如24小时。

本发明中，二氧化硫的加入宜缓慢进行，碘氧化二氧化硫，需要定量的水参与，反应生成的氢碘酸和硫酸，需要有机碱进行中和；胍盐可以和有机碱配合，起缓冲溶液作用，稳定试剂的PH，提高试剂稳定性能，减少发生副反应。另外胍盐还可以调节电极反应速率，防止反应过快，出现仪器终点判定错误。由本发明方法所制备的卡尔费休试剂能够精确检测电池电解液的水分，且多次测量后仍可保证检测结果的准确性。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。应当理解，以下描述仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。

连接词“由…组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由…组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。

当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。

单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。

说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量，表示本发明并不限定于该具体数量，还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用“大约”、“约”等修饰一个数值，意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中，近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中，范围限定可以组合和/或互换，如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。

本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显只指单数形式。

而且，本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1

常温下将胍盐加入甲醇中，充分搅拌溶解后，加入有机碱，再加入碘，充分搅拌溶解，将此溶液置于冰浴中(0-10℃)，一边搅拌，一边缓缓通入二氧化硫气体或加入液态二氧化硫，至重量增加到所需二氧化硫的重量为止，避光静置24小时后，将此试剂装入所用的卡氏水分仪即可。其中，碘：二氧化硫：胍盐：甲醇：有机碱的质量比为1-10：1-20：5-25：40-80：5-30。所述胍盐可以选自碳酸胍、草酸胍、盐酸胍或苯甲酸胍中的一种或多种；所述有机碱可以是多元醇胺；所述有机碱选自二乙醇胺、二乙基乙醇胺或三乙醇胺中的一种或多种。

效果实施例

本发明的试剂最大水分1g H₂O/100ml，为阴阳极液通用型，带隔膜电极专用试剂，可用于含碳氢化合物、碳酸酯、羧酸酯、腈类、酸酐、NMP、FEC、PS、FEC、VC、DTD等添加剂的复杂电解液样品水分检测。以下列举部分测试结果，试验中用到了万通KFC-831库仑法水分仪(带隔膜发生电极)。

1、纯水测试

样品	进样量g	漂移ug/min	水值ug	用时S
					测水	1ul	12	997.6	102
测水	1ul	11	1003.3	118
					测水	1ul	10	1004.6	119
测水	0.5ul	14	506.0	66
					测水	0.5ul	14	501.8	58
测水	0.5ul	15	504.1	58
					测水	0.3ul	14	297.8	50
测水	0.3ul	14	300.7	52
					测水	0.3ul	15	300.3	54
测水	0.2ul	15	193.4	46
					测水	0.2ul	16	192.4	52
测水	0.2ul	16	194.7	46

2、柠康酸酐测试

3、NMP(N-甲基吡咯烷酮)测试

4、纯FEC测试

5、含5％VC的电解液

6、5％DTD的溶液

7、电解液测试(含7％FEC、VC3％、2％DTD、SN、AND、PS等)

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种锂离子电池电解液水分检测用卡尔费休试剂，其特征在于，按质量分数计，该锂离子电池电解液水分检测用卡尔费休试剂包含1-10％的碘，1-20％的二氧化硫，5-25％的胍盐，40-80％的甲醇，5-30％的有机碱。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液水分检测用卡尔费休试剂，其特征在于，所述胍盐选自碳酸胍、草酸胍、盐酸胍或苯甲酸胍中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液水分检测用卡尔费休试剂，其特征在于，所述有机碱是多元醇胺。

4.根据权利要求1或3所述的锂离子电池电解液水分检测用卡尔费休试剂，其特征在于，所述有机碱选自二乙醇胺、二乙基乙醇胺或三乙醇胺中的一种或多种。

5.一种权利要求1-4任一项所述的锂离子电池电解液水分检测用卡尔费休试剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：将胍盐加入甲醇中，充分搅拌溶解后，加入有机碱，再加入碘，充分搅拌溶解，将此溶液置于冰浴中，一边搅拌，一边加入二氧化硫，至重量增加到所需二氧化硫的重量为止，避光静置后，将此试剂装入所用的卡氏水分仪即可。

6.根据权利要求5所述的锂离子电池电解液水分检测用卡尔费休试剂的制备方法，其特征在于，所述将胍盐加入甲醇中是在常温下进行的。

7.根据权利要求5所述的锂离子电池电解液水分检测用卡尔费休试剂的制备方法，其特征在于，所述冰浴的温度为0-10℃。

8.根据权利要求5所述的锂离子电池电解液水分检测用卡尔费休试剂的制备方法，其特征在于，所述二氧化硫以气体形式加入或以液态形式加入。

9.根据权利要求5所述的锂离子电池电解液水分检测用卡尔费休试剂的制备方法，其特征在于，所述避光静置时间为20-30小时，例如24小时。