Quality Control of Lithium-Ion Battery Electrolytes and Solvents by UV-Vis Spectroscopy

Význam tématu

Kvalita elektrolytů a rozpouštědel v lithium-iontových bateriích je klíčová pro bezpečnost, výkon a životnost baterií. Diskolorace může signalizovat degradaci či kontaminaci, proto je nutné spolehlivé instrumentální měření barvy.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie je demonstrovat kvantitativní hodnocení barvy elektrolytů a rozpouštědel podle ASTM D5386 pomocí přístroje Agilent Cary 3500 Flexible UV-Vis s peristaltickou pumpou Cary Sipper. Studie zahrnuje přípravu kalibračních standardů, měření vzorků a převod tristimulusních hodnot na Pt-Co jednotky.

Použitá metodika a instrumentace

Metodika: ASTM D5386 tristimetrická colorimetrie, přepočet na Yellowness Index dle ASTM E313.
Kalibrace: NIST SRM 930e Pt-Co standard v rozmezí 1–10 Pt-Co jednotek.
Instrumentace: Agilent Cary 3500 Flexible UV-Vis, Cary Sipper peristaltická pumpa, variabilní držáky kyvet, křemenná průtoková kyveta 10 mm (390 µl).
Parametry: rozsah 400–700 nm, šířka pásma 2 nm, interval dat 5 nm, průměrování 0,1 s, 3 replikace, doba plnění/čekání/vymývání 30/5/30 s.

Hlavní výsledky a diskuse

Kalibrační křivka YI vs. Pt-Co dosáhla R² = 1, což potvrzuje vynikající linearitu a citlivost pro nízké absorpce (0,0003–0,0028).
Nové elektrolyty vykázaly Pt-Co hodnoty 2,83–3,37 jednotek, po otevření a použití se zvýšily na 4,82–5,41, což indikuje neviditelné změny barvy a potenciální degradaci. U použitých rozpouštědel DMC a EMC byly naměřeny hodnoty 3,53 a 3,57 Pt-Co jednotek.

Přínosy a praktické využití metody

• Zajištění bezpečné manipulace s nebezpečnými vzorky v průtokové kyvetě bez přímého kontaktu.
• Vysoká citlivost a přesnost dovolují včasné odhalení degradace.
• Snadná integrace do výrobní QC i do R&D laboratoří pro kontinuální monitoring kvality.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Automatizace a on-line monitoring ve výrobních procesech.
• Rozšíření metody na nové chemické systémy a pokročilé bateriové technologie.
• Integrace s digitálními platformami pro sledování dat a prediktivní údržbu.

Závěr

Agilent Cary 3500 Flexible UV-Vis se Sipper pumpou poskytuje robustní a reprodukovatelnou metodu pro kolorimetrické hodnocení elektrolytů a rozpouštědel v lithium-iontových bateriích. Díky vysoké citlivosti, bezpečné manipulaci a jednoduché implementaci do pracovních postupů přispívá k zajištění kvality, bezpečnosti a prodloužení životnosti baterií.

Reference

• ASTM D1209-19 Standard Test Method for Color of Clear Liquids (Platinum-Cobalt Scale).
• ASTM D5386-16 Standard Test Method for Color of Liquids Using Tristimulus Colorimetry.
• ASTM E313-20 Standard Practice for Calculating Yellowness and Whiteness Indices from Instrumentally Measured Color Coordinates.
• Agilent Technologies. Color Measurements by Agilent UV-Vis Spectrophotometers, white paper 5994-6792EN, 2023.