Quick and Easy Material Identification of Salts Used in Lithium-Ion Batteries by FTIR

Význam tématu

Identifikace elektrolytických solí v lithium-iontových bateriích je klíčová pro zajištění bezpečnosti, spolehlivosti a výkonu bateriových systémů. Rychlá a přesná analýza surovin usnadňuje kontrolu kvality ve výrobě i vývoj nových, bezpečnějších materiálů.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo demonstrovat použití ultrakompaktního FTIR spektrometru Agilent Cary 630 s ATR modulem a softwarem MicroLab pro rychlou tvorbu referenční knihovny spekter sedmi běžných LIB elektrolytů a následnou identifikaci čtyř neznámých vzorků.

Použitá metodika a instrumentace

Pro měření byla použita:

• FTIR spektrometr Agilent Cary 630 s diamantovým ATR modulem
• Inertní prostředí glove boxu naplněné argonem
• Software Agilent MicroLab pro tvorbu knihovny a knihovní hledání metodou Similarity (spektrální rozsah 4000–650 cm–1, 32 skenů, rozlišení 4 cm–1)

Hlavní výsledky a diskuse

Všechny čtyři neznámé vzorky byly správně identifikovány s vysokým hit quality indexem nad 0.98. Barvité kódování výsledků (zelené HQI >0.95) umožnilo okamžité potvrzení shody a minimalizovalo riziko chyb způsobených uživatelem.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda přináší nedeštruktivní a rychlou identifikaci materiálů bez složité přípravy vzorku. Díky kompaktní konstrukci spektrometru je analýzu možné provádět přímo v glove boxu, což usnadňuje kontrolu hygroskopických a citlivých sloučenin. Metoda je ideální pro QA/QC v průmyslu i pro výzkum a vývoj.

Budoucí trendy a možnosti využití

Možné rozšíření zahrnuje doplnění knihovny o nové elektrolytické soli, integraci inline kontrolních stanic ve výrobě, automatizaci měření a aplikaci strojového učení pro pokročilou analýzu spekter. Přenosné FTIR systémy mohou najít využití v širokém spektru laboratorních i terénních aplikací.

Závěr

Studie ukázala, že Agilent Cary 630 FTIR-ATR s MicroLab softwarem představuje spolehlivé a rychlé řešení pro kvalifikaci elektrolytických solí v LIB, zajišťuje vysokou kvalitu dat a zkracuje dobu analýzy.

Reference

1. Xing J Bliznakov S Bonville L et al A Review of Nonaqueous Electrolytes Binders and Separators for Lithium Ion Batteries Electrochem Energy Rev 2022 5 14
2. Liu Y et al Current and Future Lithium Ion Battery Manufacturing iScience 2021 19 4 102332
3. Szczuka C et al Identification of LiPF6 Decomposition Products in Li Ion Batteries with Vanadyl Sensors EPR and DFT Adv Energy Sustainability Res 2021 2 2100121
4. Larsson F et al Toxic Fluoride Gas Emissions from Lithium Ion Battery Fires Sci Rep 2017 7 1 10018
5. Han JY Jung S Thermal Stability and Effect of Water on HF Generation in Li Ion Battery Electrolytes Containing LiPF6 Batteries 2022 8 7 61
6. Juba BW et al Lessons Learned Fluoride Exposure and Response United States 2021
7. GB T 19282 2014 Analytic method for lithium hexafluorophosphate National Standard People’s Republic of China
8. Kock LD et al Solid State Vibrational Spectroscopy of Anhydrous Lithium Hexafluorophosphate LiPF6 J Mol Struct 2012 1026 145 149