Simultaneous Analysis of 19 Organic Solvents and Additives in Lithium-Ion Battery Electrolytes Using GC-MS
Aplikace | 2025 | ShimadzuInstrumentace
Lithium-iontové baterie (LIB) jsou klíčové pro elektromobilitu a integraci obnovitelných zdrojů energie. Elektrolyt složený z lithné soli v organických rozpouštědlech s funkčními aditivy řídí transport iontů mezi elektrodami a zásadně ovlivňuje bezpečnost, stabilitu a životnost baterie.
Cílem studie bylo vyvinout rychlý a spolehlivý postup pro simultánní stanovení 19 běžných organických rozpouštědel a aditiv v elektrolytech LIB. Analýzu provedli autoři metodou GC-MS na přístroji Shimadzu Nexis GC-2030 spojeném s hmotnostním spektrometrem QP2020NX v režimu vybraných iontů (SIM).
Vzorky a příprava standardů ul>Vzorek: komerční LIB elektrolyt s LiFSI, LiPF₆, rozpouštědly EC, EMC, DMC a aditvy VC, FEC, PS, SN. Příprava standardů: 19 analytů rozpuštěno v dichlormethanu (DCM), jednotlivé skladové roztoky 1000 µg/mL, smíchaný multianalytní roztok 50 µg/mL, kalibrační řada 0,1–10 µg/mL. Příprava vzorku: základní 1000× naředění, naředění 10× nebo 100× podle koncentrace.
Instrumentace
Metoda umožnila separaci a kvantifikaci všech 19 látek s retenčními časy mezi 2,855–16,976 min. Pro kvantifikaci byly vybrány nejintenzivnější a nejselektivnější ionty. Kalibrační křivky vykázaly vynikající linearitu (R² > 0,999) pro všechny analyty. Aplikace na reálný vzorek potvrdila koncentrace DMC 471,1 mg/mL, EMC 497,4 mg/mL, EC 193,7 mg/mL a aditiv VC 30,6 mg/mL, FEC 13,5 mg/mL, PS 3,9 mg/mL, SN 13,4 mg/mL.
Simultánní analýza 19 látek v jednom běhu značně zkracuje dobu měření a minimalizuje spotřebu vzorku. Metoda zvyšuje propustnost laboratoře a poskytuje spolehlivý nástroj pro vývoj nových formulací i rutinní kontrolu kvality elektrolytů v průmyslových podmínkách.
Metodu lze dále rozšířit o identifikaci a kvantifikaci rozkladných produktů elektrolytu a sledování nečistot. Perspektivní je zavedení MS/MS detekce pro zvýšení selektivity, plná automatizace přípravy vzorků a miniaturizace analytického systému pro in situ měření.
Vyvinutá GC-MS metoda na platformě Shimadzu GCMS-QP2020 NX umožňuje rychlou, citlivou a selektivní simultánní analýzu 19 organických rozpouštědel a aditiv v LIB elektrolytech. Metoda splňuje požadavky výzkumu i průmyslové kontroly kvality díky vynikající linearitě, reprodukovatelnosti a efektivitě.
GC/MSD, GC/SQ, Příprava vzorků
ZaměřeníPrůmysl a chemie
VýrobceShimadzu
Souhrn
Význam tématu
Lithium-iontové baterie (LIB) jsou klíčové pro elektromobilitu a integraci obnovitelných zdrojů energie. Elektrolyt složený z lithné soli v organických rozpouštědlech s funkčními aditivy řídí transport iontů mezi elektrodami a zásadně ovlivňuje bezpečnost, stabilitu a životnost baterie.
Cíle a přehled studie
Cílem studie bylo vyvinout rychlý a spolehlivý postup pro simultánní stanovení 19 běžných organických rozpouštědel a aditiv v elektrolytech LIB. Analýzu provedli autoři metodou GC-MS na přístroji Shimadzu Nexis GC-2030 spojeném s hmotnostním spektrometrem QP2020NX v režimu vybraných iontů (SIM).
Použitá metodika a instrumentace
Vzorky a příprava standardů ul>
Instrumentace
- GC: Nexis GC-2030, nosný plyn He (99,999 %), konstantní lineární rychlost 36 cm/s, kolona SH-1701 (30 m × 0,25 mm ID, film 0,25 µm), teplotní program 35 °C (3 min) → 10 °C/min → 240 °C (5 min), injektor 250 °C, režim split 10:1.
- MS: QP2020NX, EI ionizace, iontový zdroj 250 °C, rozhraní 300 °C, akvizice v módu SIM s předem definovanými kvantitativními a kvalitativními ionty.
Hlavní výsledky a diskuse
Metoda umožnila separaci a kvantifikaci všech 19 látek s retenčními časy mezi 2,855–16,976 min. Pro kvantifikaci byly vybrány nejintenzivnější a nejselektivnější ionty. Kalibrační křivky vykázaly vynikající linearitu (R² > 0,999) pro všechny analyty. Aplikace na reálný vzorek potvrdila koncentrace DMC 471,1 mg/mL, EMC 497,4 mg/mL, EC 193,7 mg/mL a aditiv VC 30,6 mg/mL, FEC 13,5 mg/mL, PS 3,9 mg/mL, SN 13,4 mg/mL.
Přínosy a praktické využití metody
Simultánní analýza 19 látek v jednom běhu značně zkracuje dobu měření a minimalizuje spotřebu vzorku. Metoda zvyšuje propustnost laboratoře a poskytuje spolehlivý nástroj pro vývoj nových formulací i rutinní kontrolu kvality elektrolytů v průmyslových podmínkách.
Budoucí trendy a možnosti využití
Metodu lze dále rozšířit o identifikaci a kvantifikaci rozkladných produktů elektrolytu a sledování nečistot. Perspektivní je zavedení MS/MS detekce pro zvýšení selektivity, plná automatizace přípravy vzorků a miniaturizace analytického systému pro in situ měření.
Závěr
Vyvinutá GC-MS metoda na platformě Shimadzu GCMS-QP2020 NX umožňuje rychlou, citlivou a selektivní simultánní analýzu 19 organických rozpouštědel a aditiv v LIB elektrolytech. Metoda splňuje požadavky výzkumu i průmyslové kontroly kvality díky vynikající linearitě, reprodukovatelnosti a efektivitě.
Reference
- 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 Carbonate Esters, Additives, and Phosphate Esters in Lithium-Ion Battery Electrolyte Using GCMS-QP2050
2025|Shimadzu|Aplikace
GC-MS Application News GCMS-QP2050 Analysis of Carbonate Esters, Additives, and Phosphate Esters in Lithium-Ion Battery Electrolyte Using GCMS-QP2050 Shota Hayakawa, Misato Ishimoto User Benefits The integration of GCMS-QP2050 and GC-2050 enables high-precision analysis of compounds in electrolytes while optimizing…
Klíčová slova
carbonate, carbonatedmc, dmcdec, decemc, emcfec, fecesters, esterslithium, lithiumelectrolyte, electrolyteelectrolytes, electrolytesinquiry, inquirybattery, batterylipf, lipfsample, samplelifsi, lifsieight
Analysis of Carbonate Esters and Additives in Battery Electrolyte Using Agilent 8860 GC
2023|Agilent Technologies|Aplikace
Application Note Energy & Chemicals Analysis of Carbonate Esters and Additives in Battery Electrolyte Using Agilent 8860 GC Authors Hongtao Shang Agilent Technologies (Shanghai) Co. Ltd. Jinqiang Zhang Agilent Technologies (China) Co. Ltd. Abstract This application note presents a reliable,…
Klíčová slova
fec, fecdtd, dtddmc, dmccarbonate, carbonatedec, decemc, emcrsd, rsdelectrolyte, electrolyteaverage, averageadditives, additivesbattery, batteryesters, esterscompounds, compoundsfluoroethylene, fluoroethylenetarget
Determination of Carbonate Solvents and Additives in Lithium Battery Electrolyte Using the Agilent 5977B GC/MSD
2024|Agilent Technologies|Aplikace
Application Brief Material Testing and Research Determination of Carbonate Solvents and Additives in Lithium Battery Electrolyte Using the Agilent 5977B GC/MSD Authors Yuan Zhiquan and Feng Shuang Agilent Technologies (China) Co., Ltd. Abstract This application note describes a method for…
Klíčová slova
carbonate, carbonateresponse, responseemc, emcdec, decconcentration, concentrationfec, fecbmo, bmodmc, dmctmsp, tmspadn, adnpropionate, propionatedtd, dtdethylene, ethyleneethyl, ethyladiponitrile
Solvents and Additives Analysis in Lithium Battery Electrolytes Using the Agilent 8850 GC System and Applying It to Real Samples
2024|Agilent Technologies|Aplikace
Application Note Materials Testing & Research Solvents and Additives Analysis in Lithium Battery Electrolytes Using the Agilent 8850 GC System and Applying It to Real Samples Author Abstract Youjuan Zhang Agilent Technologies (Shanghai) Co. Ltd. The electrolyte is a key…
Klíčová slova
carbonate, carbonateelectrolyte, electrolytelithium, lithiumreal, realdec, decdmc, dmcsamples, sampleswere, werefec, fecbattery, batteryemc, emcadditives, additivesdtd, dtdsolvents, solventsdichloromethane