的電解液內(nèi)的氫氟酸的方法
【專利說明】用于檢測(cè)并測(cè)定鋰電池的包含六氟磷酸鋰Li「巳的電解液 內(nèi)的氫氟酸的方法
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于檢測(cè)并測(cè)定鋰電池內(nèi)的基于六氟磷酸鋰LiPF6的電解液內(nèi)呈 現(xiàn)的氫氟酸成分的工藝，該工藝通過測(cè)量能夠在表面與電解液內(nèi)的氫氟酸反應(yīng)的材料的重 量變化來實(shí)施，該重量變化是使用石英晶體微天平確定的。
[0002] 鋰電池在電能存儲(chǔ)市場(chǎng)上占據(jù)日益重要的地位。這是因?yàn)槠洚?dāng)前性能（尤其是相 對(duì)于電能存儲(chǔ)）遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過基于鎳電池（諸如鎳金屬氫化物NiMH電池或鎳鎘NiCd電池）的 老舊技術(shù)。
[0003] 在鋰電池中，鋰離子電池是特別令人感興趣的可充電電池，因?yàn)槠淇梢杂欣赜?其是借助其低成本價(jià)格而被用作便攜式電子設(shè)備（諸如移動(dòng)電話和膝上計(jì)算機(jī)）內(nèi)或者機(jī) 動(dòng)車輛領(lǐng)域（諸如電動(dòng)汽車）內(nèi)的能量源。
[0004] 鋰離子電池通常包括正極（具體由Li (Ni，Mn，Co, A1)02類型的鋰化轉(zhuǎn)變金屬氧化 物組成，諸如鋰化二氧化鈷LiC〇02)、負(fù)極（具體由基于碳的材料組成，諸如石墨）和電解液 (其將正極與負(fù)極分離開）。電解液浸漬在多孔分離器中并且由碳酸鹽和鋰鹽（具體是六 氟磷酸鋰LiPF 6)的混合物組成。
[0005] 鋰離子因此在電解液內(nèi)在負(fù)極和正極之間移動(dòng)來生成電流。具體地，鋰離子在電 池的放電過程中從負(fù)極移向正極并且在電池的充電過程中從正極移向負(fù)極。
[0006] 鋰離子電池技術(shù)很大部分上基于六氟磷酸鋰LiPF6的使用，其在導(dǎo)電性、粘度和成 本方面提供顯著的表現(xiàn)。然而，六氟磷酸鋰通常展現(xiàn)的顯著缺點(diǎn)主要在于其化學(xué)不穩(wěn)定性。
[0007] 這是因?yàn)榱姿徜嚱?jīng)常分解，從而根據(jù)以下機(jī)制而造成出現(xiàn)氟化鋰LiF和五氟 化磷PF 5:
[0008]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于檢測(cè)并測(cè)定基于六氟磷酸鋰LiPF6的電解液內(nèi)的氫氟酸的工藝，該工藝包 括以下階段： (i) 使所述電解液與一個(gè)包括能夠在表面與氫氟酸HF反應(yīng)的材料M的層（a)相接觸， 該氫氟酸源自六氟磷酸鋰與水之間的反應(yīng)， (ii) 通過使所述層（a)與石英晶體微天平的一個(gè)電極產(chǎn)生接觸來測(cè)量該層（a)的重 量變化，該層（a)的重量變化是由于該層（a)的該材料M與該氫氟酸HF之間反應(yīng)在表面形 成一個(gè)包括具有結(jié)構(gòu)MFn的含氟化合物的層（b)導(dǎo)致的，其中，n與嚴(yán)格大于O的整數(shù)相對(duì) 應(yīng)； (iii) 根據(jù)在階段（ii)中確定的該層（a)的重量變化來計(jì)算氫氟酸的重量含量。
2. 如權(quán)利要求1所述的工藝，包括一個(gè)確定所述電解液中的水量的階段（iv)。
3. 如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，該層（a)的該材料選自元素周期表的IIIA 族、IIIB族和IB族元素。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的工藝，其特征在于，該層（a)的該材料選自鋁、硼和硅。
5. 如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于，該層（a)的該材料選自在元素 周期表中出現(xiàn)的IIIA族金屬。
6. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于，該層（a)是一層鋁。
7. 如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于，當(dāng)該層（a)的該材料M選自 鋁、硼和硅時(shí)，則該層（b)包括一種具有結(jié)構(gòu)MFn的含氟化合物，其中，M與選自鋁、金、硼和 硅的一種元素相對(duì)應(yīng)并且n與范圍從1到4的一個(gè)整數(shù)相對(duì)應(yīng)。
8. 如權(quán)利要求6所述的工藝，其特征在于，該層（b)是一層氟化鋁AlF3或一層四氟化 硅SiF4。
9. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于，該層（a)沉積在一個(gè)石英晶體 微天平的一個(gè)電極上，隨后通過將該電極浸入所述電解液中使該石英晶體微天平直接與該 電解液接觸，以便測(cè)量該層（a)的重量變化。
10. 如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于，該層（a)在一個(gè)第一步驟中 在一個(gè)石英晶體微天平的一個(gè)電極上測(cè)量重量然后在一個(gè)第二步驟中浸入該電解液中，并 且在該氫氟酸與該層（a)的該材料之間的反應(yīng)所需的一段時(shí)間之后，該層（a)沉積在該石 英晶體微天平的該電極上，以便測(cè)量該層（a)的重量變化。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于檢測(cè)并測(cè)定鋰電池中的包含六氟磷酸鋰LiPF6的電解液的氫氟酸成分的方法，該方法通過測(cè)量可以在電解液中與氫氟酸進(jìn)行表面反應(yīng)的材料的重量變化來實(shí)現(xiàn)，所述變化是通過石英微天平確定的。
【IPC分類】G01N5-02
【公開號(hào)】CN104781647
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201380055408
【發(fā)明人】G·杜格拉德, J-F·馬丁
【申請(qǐng)人】雷諾兩合公司
【公開日】2015年7月15日
【申請(qǐng)日】2013年9月13日
【公告號(hào)】EP2895841A1, US20150226690, WO2014041314A1