Residual NMP and Solvent Analysis in Lithium-ion Battery Cathode
Aplikace | 2024 | ShimadzuInstrumentace
Kontrola zbytkových organických rozpouštědel, zejména N-metyl-2-pyrrolidonu (NMP), v katodových materiálech lithiových baterií je klíčová pro zajištění kvality, bezpečnosti a dlouhé životnosti článků. Zbytkové NMP ovlivňuje elektrickou vodivost, strukturální integritu vrstvy a může přispívat k degradaci elektrody.
Práce představuje jednoduchou, ale citlivou metodu pro kvantitativní stanovení zbytkového NMP v katodě typu NCM pomocí headspace GC-FID a kvalitativní analýzu dalších zbytkových rozpouštědel pomocí headspace GC-MS. Dále porovnává vliv různých sušících postupů na množství reziduí.
Metoda umožňuje rychlou analýzu bez nutnosti složité předúpravy vzorků, minimalizuje riziko ztráty analyzovaných látek a nabízí snadnou integraci do výroby pro kontrolu kvality a výzkum nových materiálů.
Headspace GC-FID v kombinaci s kompaktními přístroji Brevis GC-2050 a GCMS-QP2050 poskytuje robustní řešení pro kvantifikaci a identifikaci reziduí NMP a dalších organických rozpouštědel v katodách lithiových baterií. Metoda přispívá k lepší kontrole výrobního procesu a k optimalizaci sušících podmínek.
GC, HeadSpace
ZaměřeníPrůmysl a chemie
VýrobceShimadzu
Souhrn
Význam tématu
Kontrola zbytkových organických rozpouštědel, zejména N-metyl-2-pyrrolidonu (NMP), v katodových materiálech lithiových baterií je klíčová pro zajištění kvality, bezpečnosti a dlouhé životnosti článků. Zbytkové NMP ovlivňuje elektrickou vodivost, strukturální integritu vrstvy a může přispívat k degradaci elektrody.
Cíle a přehled studie
Práce představuje jednoduchou, ale citlivou metodu pro kvantitativní stanovení zbytkového NMP v katodě typu NCM pomocí headspace GC-FID a kvalitativní analýzu dalších zbytkových rozpouštědel pomocí headspace GC-MS. Dále porovnává vliv různých sušících postupů na množství reziduí.
Použitá metodika a instrumentace
- Headspace GC-FID: Brevis GC-2050 s FID, kolona SH-I-624Sil MS (0,32 mm×30 m, d.f. 1,8 µm), teplotní program 100 °C → 180 °C, split 20, nosič He.
- Headspace sampler: HS-20 NX USTL, vyvažovací teplota 180 °C, tlak 65 kPa, doba ekvilibrace 30 min.
- Headspace GC-MS: Nexis GC-2030 s GCMS-QP2050, kolona SH-I-624Sil MS (0,32 mm×60 m), MS scan m/z 35–500, HS-20 NX (trap model).
- Příprava vzorků: standardní roztoky NMP v acetonu (10, 100, 1000 ppm), 2 µl do 20 ml vial, opakované měření.
Hlavní výsledky a diskuse
- Kalibrační křivka NMP byla lineární (R2 > 0,9999) s RSD < 3,2 %.
- V katodových vzorcích bylo zjištěno průměrných 33,5 ng NMP na vzorek (10 mm čtverec), odpovídá 2,76 ppm (w/w).
- Headspace GC-MS odhalila kromě NMP pět hlavních složek (A–E), knihovní identifikace zahrnovala N-methylmaleimid, 1,3,4-trimethyl-2-pyrazolin, caprolaktam a další.
- Srovnání pěti různých sušících procesů prokázalo významné rozdíly v obsahu reziduí v závislosti na teplotě, čase a použití vakua.
Přínosy a praktické využití metody
Metoda umožňuje rychlou analýzu bez nutnosti složité předúpravy vzorků, minimalizuje riziko ztráty analyzovaných látek a nabízí snadnou integraci do výroby pro kontrolu kvality a výzkum nových materiálů.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Vývoj citlivějších kolonn a detektorů pro nižší meze detekce.
- Automatizace a vysokopropustné headspace systémy pro větší počet vzorků.
- Integrované multimodální systémy GC-MS/GC-FID pro paralelní kvantitativní a kvalitativní analýzu.
- Využití pokročilých knihoven a algoritmů strojového učení pro přesnější identifikaci neznámých látek.
Závěr
Headspace GC-FID v kombinaci s kompaktními přístroji Brevis GC-2050 a GCMS-QP2050 poskytuje robustní řešení pro kvantifikaci a identifikaci reziduí NMP a dalších organických rozpouštědel v katodách lithiových baterií. Metoda přispívá k lepší kontrole výrobního procesu a k optimalizaci sušících podmínek.
Reference
- Analysis of battery electrolytes and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) via headspace GC-FID- Application News No.05-SCA-180-049-EN
- Analysis of Carbonic Esters and Additives in Lithium Ion Battery Electrolytes- Application News No.01-00708-EN
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Analysis of Residual N-Methyl-2-Pyrrolidone (NMP) in Lithium-Ion Battery Electrodes
2024|Biotage|Aplikace
Application Note Energy & Chemicals Analysis of Residual N-Methyl-2-Pyrrolidone (NMP) in Lithium-Ion Battery Electrodes An analysis approach using the Agilent 8697 headspace sampler with the Agilent 8860 GC system and flame ionization detector Authors Jie Zhang and Hongtao Shang Agilent…
Klíčová slova
nmp, nmpelectrodes, electrodesanode, anodeelectrode, electroderesponse, responseheadspace, headspacecathode, cathodecathodes, cathodesresidual, residualvial, vialblank, blankanodes, anodesspiked, spikedloop, loopconcentration
Rapid determination of residual N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) in lithium battery electrodes by headspace gas chromatography
2022|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Application note | 000712 Industrial Rapid determination of residual N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) in lithium battery electrodes by headspace gas chromatography Authors Goal Jinshui Che , Feng Bu , Giulia Riccardino , The aim of this application note is to demonstrate the…
Klíčová slova
nmp, nmpmin, minbattery, batteryheadspace, headspacelithium, lithiumtracegold, tracegoldvial, vialsample, sampleresidual, residualtime, timepath, pathloop, looprepeatability, repeatabilityelectrode, electrodewaxms
Efficient Analysis of Residual Solvents in Pharmaceuticals Using the Compact Model, Brevis GC-2050 (1) —JP18 and USP467, Water-Soluble Samples—
2023|Shimadzu|Aplikace
Gas Chromatograph HS-20 NX USTL/Brevis™ GC-2050 Application News Efficient Analysis of Residual Solvents in Pharmaceuticals Using the Compact Model, Brevis GC-2050 (1) —JP18 and USP467, Water-Soluble Samples— Yui Higashi, Eisuke Kobayashi User Benefits The slim and compact design of…
Klíčová slova
mibk, mibkcpme, cpmevial, vialdegree, degreeprocedure, procedureresidual, residualmin, minnews, newsflowrate, flowratesolvents, solventsseparation, separationpharmaceuticals, pharmaceuticalsfid, fidpolarwax, polarwaxmodel
Analysis of N-Methyl-2-Pyrrolidone (NMP) in Battery Electrodes
2024|Agilent Technologies|Aplikace
Application Note Energy & Chemicals Analysis of N-Methyl-2-Pyrrolidone (NMP) in Battery Electrodes Using the Agilent 8860 GC with ultrasound-assisted extraction Authors Hongtao Shang, Jie Zhang, and Fei Jiang Agilent Technologies Co. Ltd. China Abstract This application note describes a robust,…
Klíčová slova
nmp, nmpuncalendered, uncalenderedcathode, cathodeanode, anoderesponse, responsearea, areacalendered, calenderedlithium, lithiumextraction, extractioncoating, coatingelectrode, electrodestandards, standardscurve, curvefid, fidelectrodes