電解液，被稱為鋰電池的血液，對鋰離子電池的工作溫度、比能量、循環效率、安全性等主要性能起著決定的作用。而六氟磷酸鋰是生產電解液的核心材料，已經作為電解質鋰鹽實現商品化應用。在六氟磷酸鋰電解液的制備過程中不可避免會殘留一定量的氟化氫、水和其他金屬離子，金屬離子的存在會對負極材料產生重大影響。高濃度的金屬雜質離子的含量不僅會導致鋰離子電池可逆比容量下降，金屬雜質離子的析出還可能導致石墨電極表面無法形成有效的鈍化層，使整個電池遭到破壞，因此標準規定了六氟磷酸鋰電解液中各金屬元素含量限值。

使用常規的消解后上機測試一般會將六氟磷酸鋰電解液進行大量稀釋，可能使得電解液中的真實含量偏低；而且，消解的過程中也可能引入新的雜質，對六氟磷酸鋰電解液中各元素含量的準確測定產生影響；此外，根據標準《六氟磷酸鋰電解液》（HG/T 4067-2015），六氟磷酸鋰電解液采用稀釋后直接進樣法測定各元素含量，并無消解過程。因此，本應用中心以20%乙醇稀釋六氟磷酸鋰電解液，采用電感耦合等離子體發射光譜儀（ICP-OES），搭配TEC制冷附件及耐氫氟酸進樣系統、有機進樣系統對兩種六氟磷酸鋰電解液進行元素含量的準確測試，測試數據具有較好的平行性和加標回收率，可以作為六氟磷酸鋰電解液實際樣品的分析方法。

關鍵詞：鋰電，電解液，有機進樣，ICP-OES，HG/T 4067-2015

實驗部分

儀器

表1 電感耦合等離子光譜儀

表2 電感耦合等離子光譜儀檢測參數

試劑及標準品

      試劑：電子級無水乙醇；

      純水：18.2 MΩ·cm去離子水；

      標準溶液：Al、Ca、Co、Cr、Cu、Fe、Hg、Mg、Mo、Ni、Na、Pb、S、Zn單元素標準溶液，1000 ug/mL，國家有色金屬研究院。

樣品前處理

       稱六氟磷酸鋰電解液2.0g，用20%乙醇定容到10.0g。

標準曲線與檢出限

      選擇待測元素合適的分析譜線繪制標準曲線，測試結果顯示待測元素線性相關系數大于0.9990。以空白試樣連續分析11次所得測定值的3倍標準偏差所對應的樣品濃度作為儀器檢出限。各待測元素的標準曲線線性相關系數、分析譜線及檢出限見表3。

表3 待測元素分析譜線、線性相關系數及檢出限

方法精密度測試

       對平行制備7份六氟磷酸鋰電解液樣品加標后的樣品進行次測試，結果顯示各元素RSD均小于5.0%，表明該方法精密度良好，各元素方法精密度測試結果見下表4。

表4 六氟磷酸鋰電解液加標樣品精密度測試結果（單位：mg/Kg）

實際樣品加標回收率測試

      對兩種六氟磷酸鋰電解液樣品進行加標回收率測試，每個樣品按照元素含量選擇合適的濃度進行加標，如表6所示，每個樣品的加標回收率都在90.7 ~ 108%之間。

表5 樣品測試結果及加標回收率（單位：mg/kg）

結語

      本實驗采用20%乙醇稀釋六氟磷酸鋰電解液，以ICP-OES測定其稀釋后樣品中的鉛、鐵、銅、鋅、鉻、鋁、鈉、鈣、鎂、汞、硫、鈷、鎳、鉬14種元素含量，為后續六氟磷酸鋰電解液中雜質元素含量的測定建立了方法。從實驗結果來看，所建立標準曲線的線性相關系數均大于0.9990，實際樣品中待測元素的精密度測試RSD均小于5.0%，且實際樣品中各待測元素加標回收率在90-108%之間，元素檢出限范圍在0.023 ~ 0.107 mg/kg；表明樣品測試精密度和準確度結果良好，該方法可以應用于六氟磷酸鋰電解液樣品中鐵、鈉、鎂、汞、硫、鎳、鉬等元素含量測試。

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附錄

設備與耗材方案

一、 EXPEC 6500D 有機進樣系統配置詳情

二、試劑及標準品

• 高靈敏型電感耦合等離子體發射光譜儀

  檢測儀器在線詢價