Low-Level UV-Vis Haze Detection for Improved Reliability of Li-Ion Battery Electrolytes

Význam tématu

Čistota a stabilita elektrolytů v lithium-iontových bateriích jsou klíčové pro jejich výkon, bezpečnost a životnost. I stopové množství nerozpuštěných částic nebo produktů degradace může zhoršit iontový transport, zvýšit riziko poruchy a snížit účinnost článků.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem bylo demonstrovat rychlou a citlivou metodu kvalitativní kontroly bateriových elektrolytů pomocí měření zákalu (haze) v UV-Vis oblasti. Studie ukazuje, jak spectrofotometr Agilent Cary 60 s difuzní odraznou přídavnou cévkou dokáže odhalit drobné pevné částice a časnou fázi degradace, neviditelnou pouhým okem.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky: dvě komerční elektrolytové směsi 1,0 M LiPF₆ v EC/DMC a EC/EMC. Měření byla provedena ve třech časových bodech: čerstvé, po 24 hodinách a po 6 měsících skladování při pokojové teplotě.

• Spectrofotometr: Agilent Cary 60 UV-Vis
• Přídavná cévka: difuzní integrační sféra (DRA)
• Software: Cary WinUV Color s výpočtem haze podle ASTM D1003
• Parametry měření: rozsah 380–780 nm, šířka pásma 1,5 nm, interval 1 nm, čas signálu 0,1 s, iluminant CIE A, pozorovatel 2°
• Vzorkování: 10 mm kyveta, 3 mL elektrolytu

Hlavní výsledky a diskuse

Čerstvé vzorky vykazovaly nízké hodnoty haze (0,20 % pro EC/EMC, 0,59 % pro EC/DMC), což odpovídá vysoké průhlednosti. Po 24 hodinách vzrostly hodnoty na 1,06 % (EC/EMC) a 2,15 % (EC/DMC), přestože vizuálně zůstávaly bez změn. Po 6 měsících skladování došlo k výraznému nárůstu haze na 13,39 % (EC/EMC) a 9,73 % (EC/DMC), doprovázenému žlutavým zabarvením a zřejmou degradací komponent.

Integrující sféra DRA účinně zachytí rozptýlené světlo, kterým standardní transmission komory nedisponují, čímž zajistí spolehlivou detekci i nízkých úrovní zákalu.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá a reprodukovatelná kontrola kvality elektrolytů v průběhu výroby i skladování
• Detekce časných stádií degradace nezávisle na vizuálním hodnocení
• Podpora rozhodování o manipulaci, balení a spotřebě elektrolytů

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření metody o kvantifikaci produktů rozkladu elektrolytu kombinací s chromatografií
• Automatizace měřicího procesu pro on-line monitoring ve výrobě baterií
• Integrace s dalšími fyzikálně-chemickými analýzami (např. NMR, FTIR) pro komplexní sledování stability

Závěr

Agilent Cary 60 UV-Vis s DRA nabízí citlivou a spolehlivou metodu pro detekci jemných pevných částic a časných příznaků degradace v lithium-iontových elektrolytech. Měření haze poskytuje důležité informace pro zajištění kvality, bezpečnosti a konzistentního výkonu baterií.

Použitá instrumentace

• Agilent Cary 60 UV-Vis spektrofotometr
• Difuzní integrační sféra (Diffuse Reflectance Accessory)
• Cary WinUV Color software s výpočtem haze podle ASTM D1003