在全球“雙碳目標”與能源轉(zhuǎn)型浪潮的推進下，新能源汽車與儲能產(chǎn)業(yè)迎來高速發(fā)展，鋰電池作為核心部件，其性能與安全性日益成為行業(yè)關(guān)注的焦點。為應(yīng)對市場對鋰電池高能量密度、長循環(huán)壽命及高安全性的迫切需求，對其材料的精準表征與機理研究顯得尤為重要。
SCIEX高分辨質(zhì)譜儀憑借其高分辨率、高靈敏度的分析特點，為鋰電池電解液組成、固體電解質(zhì)界面膜（SEI膜）結(jié)構(gòu)解析、循環(huán)過程中組分演變及材料回收評估等關(guān)鍵環(huán)節(jié)提供了系統(tǒng)解決方案，助力深入理解鋰電池性能衰減機制與材料構(gòu)效關(guān)系，為下一代高性能鋰電池的研發(fā)與評價提供堅實的技術(shù)支撐。
案例一：結(jié)合組學思路對電解液成分分析
采用組學思路系統(tǒng)評估電解液性能，通過對不同品牌來源、不同放置時間及不同循環(huán)周期等多維度樣本進行差異性分析，結(jié)合統(tǒng)計學方法篩選并鑒定差異標記物。該策略為電解液性能研究提供了強有力的分析方法支撐。
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統(tǒng)計學軟件部分界面展示
方案的優(yōu)勢和特點
基于SCIEX本地與在線數(shù)據(jù)庫，整合靶向與非靶向數(shù)據(jù)分析流程，可實現(xiàn)對目標化合物的精準識別與結(jié)構(gòu)解析，為電解液成分的系統(tǒng)研究提供完整技術(shù)方案。
采用 IDA+DBS采集技術(shù)在超快的掃描速度下（≥100Hz）對鋰電池電解液成分進行快速準確鑒定，一針進樣同時獲得高分辨一級和二級質(zhì)譜圖。
ESI源和APCI源可兼顧不同性質(zhì)的化合物，可以更全面的表征化學成分。
組學分析軟件MarkerView?操作簡單，快捷，直觀，可實現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的快速處理與差異標記物的高效篩選，顯著提升分析效率與解析深度。
案例二：離子色譜串聯(lián)質(zhì)譜系統(tǒng)在電解液中鋰鹽檢測
電解液中鋰鹽及添加劑的具體種類、含量與配比，對電池綜合性能具有關(guān)鍵影響，因此對其含量進行準確監(jiān)測十分重要。離子色譜能夠?qū)Χ喾N鋰鹽化合物實現(xiàn)有效分離與保留，結(jié)合高分辨質(zhì)譜系統(tǒng)，可進一步實現(xiàn)鋰鹽的高靈敏度快速定性與定量分析。
在定量分析方面，采用MRMHR高靈敏度定量采集模式，具有優(yōu)異的選擇性、更高的信噪比和檢測靈敏度。該方法共測試10種鋰鹽，例如六氟磷酸鋰（LiPF?）、二氟磷酸鋰（LiPO?F?）、四氟硼酸鋰（LiBF?）、雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰（LiTFSI）、雙氟磺酰亞胺鋰（LiTSI）與三氟甲磺酸鋰（LiCF?SO?）等相關(guān)離子可被穩(wěn)定檢出。
在定性分析方面，以LiTFSI為例，其一級精確質(zhì)荷比偏差（Mass Error < 1 ppm）、同位素分布擬合結(jié)果以及基于Formula Finder的分子式預(yù)測數(shù)據(jù)如圖所示。進一步借助軟件的Fragments Pane功能，可系統(tǒng)解析二級質(zhì)譜圖中碎片離子所對應(yīng)的結(jié)構(gòu)信息，圖中同時展示了該化合物的一級與二級質(zhì)譜圖及其相應(yīng)的碎片歸屬結(jié)果?；谠摲椒?，進一步對4種鋰鹽的降解行為進行研究，并結(jié)合其質(zhì)譜特征實現(xiàn)成分溯源分析。
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方案的優(yōu)勢和特點
該研究采用離子色譜串接高分辨質(zhì)譜系統(tǒng)（IC-HRMS）實現(xiàn)了鋰電池中10種鋰鹽的高通量定性和定量分析，且研究了4種鋰鹽的代謝和降解規(guī)律，同時可以實現(xiàn)溯源。
離子色譜串接SCIEX質(zhì)譜，無需分流，也不需要額外引入第三個管路引入有機試劑促進離子化。
Turbo V?離子源具有超高的離子化效率，耐受高流速純水相。
實驗采用MRMHR高靈敏度定量分析模式，選擇性更好，信噪比更高，靈敏度更高。
案例三：直接進樣法在電解液中助溶劑的應(yīng)用
鋰電池電解液中的助溶劑成分主要包括碳酸乙烯酯（EC）、碳酸二甲酯（DMC）和碳酸甲乙酯（EMC）等。不同來源的電解液在助溶劑配比上存在差異，這種差異會直接影響鋰電池的綜合性能表現(xiàn)。質(zhì)譜技術(shù)可用于系統(tǒng)表征電解液中助溶劑的組成及其在電池循環(huán)前后的變化趨勢。
本實驗采用直接進樣質(zhì)譜法，有效避免了復(fù)雜前處理可能帶來的樣品失真，實現(xiàn)了助溶劑成分的快速、準確分析。實驗結(jié)果表明，直接進樣法能夠清晰捕捉鋰鹽與助溶劑之間形成的多種分子聚合形態(tài)，包括單聚體、二聚體及其他多聚體結(jié)構(gòu)。這些發(fā)現(xiàn)為理解助溶劑在電解液中的存在形態(tài)和作用機制提供了直接證據(jù)。該方法具有操作簡便、分析快速、靈敏度高等特點，不僅為電解液配方優(yōu)化提供了可靠的分析手段，也為研究電池性能與助溶劑組成之間的構(gòu)效關(guān)系奠定了方法學基礎(chǔ)。
方案的優(yōu)勢和特點
SCIEX OS軟件操作簡單快捷，便于快速上手操作，可以快速得到結(jié)果。
Turbo V?離子源設(shè)計更容易得到分子離子峰，避免源內(nèi)裂解，降低研究難度。
直接進樣法有效避免復(fù)雜前處理可能帶來的樣品失真，實現(xiàn)快速、準確分析。
方法操作簡便、快速、靈敏度高等特點，不僅為電解液配方優(yōu)化提供了可靠的分析手段，也為研究鋰電池性能與助溶劑組成之間的構(gòu)效關(guān)系奠定了方法學基礎(chǔ)。
小 結(jié)
精準分析是鋰電池技術(shù)進步的基石。隨著高分辨質(zhì)譜儀在鋰電池領(lǐng)域的深入應(yīng)用，科學家將能更清晰地洞察鋰電池內(nèi)部發(fā)生的復(fù)雜化學反應(yīng)，為開發(fā)更安全、更高能量密度、更長壽命的鋰電池產(chǎn)品提供數(shù)據(jù)支持。
在技術(shù)創(chuàng)新與市場驅(qū)動的雙輪推動下，SCIEX質(zhì)譜精密分析技術(shù)將繼續(xù)為能源轉(zhuǎn)型和低碳未來提供強有力的支撐，SCIEX也將繼續(xù)提供更多相關(guān)解決方案，助力行業(yè)發(fā)展，開啟低碳新時代。
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