近年来,锂电池产业发展迅速,在锂离子电池生产过程中,水分含量对锂电池的效能和安全有着很大的影响。锂离子电池(LiB)电解液中的锂盐会和水反应生成氢氟酸,氢氟酸会降低锂盐的效率,腐蚀电池,使电池鼓包。所以在锂电行业里,电解液的水分含量是最重要的测试指标之一。
标准KF试剂中的主要溶剂都是醇类试剂(一般是甲醇),即使是特殊的无甲醇试剂也会含有其他醇。然而含醇类KF试剂有一个非常大的缺点,醇会与锂离子电池电解质中的多种添加剂发生副反应,导致漂移增加,滴定终点延迟或消失,从而使得含水量结果出错。这让LiB电解质的含水量成为一项艰难、甚至无法完成的任务。
如果KF试剂中完全没有醇,KF试剂会和样品中的水发生本生反应(Bunsen reaction),KF试剂中的碘与样品中的水进行2:1的反应。从而无法准确测试样品中的水分含量。有醇的KF试剂会和锂离子电池电解液中的活性添加剂产生副反应,导致无法测试;完全无醇的KF试剂,会发生本生反应,导致测试结果不准确;因此复杂电解液的水分测试已经困扰锂电池行业很多年了。
日前,2023慕尼黑上海电子展(electronica China)在上海·国家会展中心成功举行。展会上,《实验与分析》记者借此机会采访了霍尼韦尔高性能材料部副总裁兼亚太区总经理张立先生和霍尼韦尔电子材料及化学品事业部亚太区总经理程炜先生,两位对Hydranal™新一代醛酮试剂与霍尼韦尔在中国的储能市场布局问题做了详细介绍。
2023慕尼黑上海电子展(electronica China)— 霍尼韦尔展台
针对锂电池电解液的完整解决方案
程炜介绍道,用乙腈溶剂代替醇溶剂,能有效抑制副作用,广泛适用于对醇敏感的各种挑战性样品,确保高度一致的检测结果。
安全是实验室永恒的话题,也实验室在挑选试剂考虑的主要因素,新型Hydranal™无醇试剂除了可以准确测定这些难处理样品的含水量,新配方还不含CMR(致癌、致突变和生殖毒性)物质或卤代烃。
1979年,科学家研究卡尔费休反应,发现吡啶并没有直接参与反应,也就是说,吡啶仅作为缓冲剂,可以被其他碱代替,因此尤金•肖尔茨博士和赫尔加•霍夫曼开发了用咪唑作为碱的无吡啶卡尔费休试剂。这种试剂不仅替换了有毒且难闻的吡啶,并且由于咪唑较吡啶具有更合适的pH缓冲范围,从而促使滴定速度更快、更准确。
用咪唑代替吡啶,一个伟大的试剂由此诞生。
科学创新就是不断的发现,不断变好的过程。2022年,霍尼韦尔上市无醇、无吡啶、无氯仿、无咪唑试剂,无疑将会是卡尔•费休(KF)滴定试剂发展历程上的又一里程碑。
聚焦含硼电解液
锂电池一般都会通过在电解液中添加活性的添加剂,提高锂电池的能量密度。比如说含硼电解液。含硼电解液是在电解液中添加双草酸硼酸锂LiBOB、双氟草酸LiDFOB,由于LiBOB, LiDFOB与含醇KF试剂有着强烈的副反应,导致测试无法进行,这一直是行业的老大难。
霍尼韦尔推出FA试剂可以准确测试含硼电解液的水分含量,解决了含硼电解液的水分是无法测试的问题。
“含硼电解液目前市场占用率约20%,但随着客户对储能效率要求越来越高,我们相信含硼电解液是未来电解液的大势所趋。”程炜表示。
持续研发,质量至上
张立说:“Hydranal™试剂是霍尼韦尔专业的水分测定试剂,一直以来都在持续研发创新,以提供更加准确、高效、可靠的水分测定解决方案。”
霍尼韦尔拥有先进的研发中心和实验室,不断投入研发经费和技术力量,推出符合市场需求的新产品和新技术。同时,霍尼韦尔对试剂质量也非常重视,通过严格的质量控制和检测流程,确保试剂的质量稳定性和一致性。
据悉,霍尼韦尔在德国塞尔策 (Seelze) 和美国圣路易斯 (St. Louis)的两个卓越中心,致力于帮助客户解决常见和专业产品技术问题,包括为卡尔•费休 (KF) 滴定查询提供支持。无论是包装查询、技术规范要求、关于质量的具体问题,还是对定制配方的建议,化学和分析科学专家都会在72小时内通过电话或电子邮件提供回复。
“Hydranal™新一代醛酮试剂质量标准已经达到了ISO 17025、ISO 17034认证。”张立告诉记者。
在霍尼韦尔的身上,我们或许可以找到一个超级跨国企业能够传承百年的原因。
碳中和、碳达峰目标之下,电动汽车、电动轻型车、共享换电、储能等应用市场的景气度持续提升,扮演重要角色的锂电池发展迅猛。锂电池产量同比翻番的同时,业内更加关注的是如何引导锂电行业健康、有序、高质量发展。良好的电池性能离不开严苛的质量检测,准确测量出锂电池制造过程中的水分含量对锂电池企业而言至关重要。
张立表示,霍尼韦尔研究化学品作为分析试剂领域的全球领导者,在锂离子电池材料检测领域积累了大量经验和数据。霍尼韦尔愿意通过不断的技术创新,改善电池品质,提升锂电制造商的竞争优势,推动行业可持续发展。
霍尼韦尔Hydranal™试剂不仅适用于锂电行业,而且适用于化工、制药、油品领域。作为全球少有商用的无醇、无咪唑、无氯仿的卡尔费休醛酮试剂。相对于含有醇衍生物的老款的AK、CG-K试剂,新款试剂还可以用于测试VC碳酸亚乙烯酯等工业产品。新款试剂的可测范围广,适用于测试各类具有挑战性的样品,属于通用型试剂。
化学试剂市场是一个比较开放的市场,国内外品牌同台竞技,客户最为关注的就是准确性,这是竞争力的关键所在。中国的锂电市场前景巨大,谁能够抓住重点,满足市场需求,谁就握住了打开这一个超级市场的“钥匙”。同时,安全性和一流服务也将是取得客户青睐的重要因素。
展源
何发
2024-09-04
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实验室是科技创新的基础条件和成果产出源泉。十四五以来,国家着力打造战略科技力量,推进国家实验室建设和国家重点实验室体系重组,数字化、智能化、自动化赋能生物科技快速发展,掀起了科研领域创新变革的浪潮。
作者:展源
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