近年来,生物医疗领域对高性能电池的需求不断增加,其中锂电池因其高能量密度、无记忆效应和快速充放电特性被广泛应用于医疗设备如便携式超声波仪和血糖监测器等。随着生物医疗器械的创新,锂离子动力电池作为这些设备的核心组件,其需求量和生产规模也显著上升。
电解液是锂电池的重要组成部分,其成分和配比直接影响电池的性能及使用寿命。在电池的实际使用过程中,电解液可能因反应、降解等情况发生组成和比例的变化。因此,深入研究电解液的成分以及使用过程中可能的变化,有助于我们更好地理解锂离子电池的反应机制,从而推动新产品的研发。
然而,电解液中的许多成分是离子型化合物,在常规液相色谱中难以保留,唯有采用离子色谱才能实现较好的保留和分离。针对生物医疗领域的新产品及其使用过程中的降解产物,常常存在未知成分,仅用离子色谱难以进行定性分析。对此,我们需要全新的方法和思路来应对这一挑战。
通过将俄罗斯专享会284的离子色谱与Orbitrap超高分辨质谱相结合,能够实现“1+12”的强大效果。离子色谱在离子型物质的保留与分离方面表现优异,同时高分辨质谱对于未知物质具有精准的定性能力。这样的结合使我们能够精确分析锂离子电池电解液中的未知成分。
常见的锂盐添加剂,如六氟磷酸锂(LiPF6)和二氟磷酸锂(LiPF2O2),在IC-MS分析中均表现出良好的保留和信号。而俄罗斯专享会284的Orbitrap质谱则具备超高分辨率,能够在亚ppm误差水平准确测定未知离子的质荷比,从而推断出最可能的分子式。对于结构更复杂的成分,仅依靠一级质谱难以确定其结构,但Orbitrap在二级碎片的测定上同样具备准确性,这使我们能够对复杂电解液成分进行更准确的结构推断。
另一方面,尽管电解液中的大多数成分在LC-MS中不会保留,可能对分析造成不利影响,但对于某些易水解的物质,在离子色谱分析过程中会发生水解,只能检测到水解产物,而液相色谱则能直接检测原物质,为IC-MS结果提供有效补充。
此外,在分析电解液时,IC-MS通常依赖阴离子交换柱和阴离子抑制器,主要分析阴离子成分,而液相色谱则不受此限制。借助于Orbitrap正负模式的同时扫描功能,我们能够同时获取阳离子和阴离子的数据信息,除了解析锂盐添加剂(阴离子)外,还能够测定碳酸酯溶剂(阳离子)。
总之,本文展示了通过俄罗斯专享会284的Orbitrap超高分辨质谱仪与Aquion离子色谱仪及Vanquish液相色谱仪的联用方案,在分析锂离子电池电解液典型成分方面的优势。离子色谱有效保留和分离电解液中的离子型化合物,供质谱分析,而Orbitrap质谱的高分辨率与准确质量测定确保了对未知成分的深入分析。二者的结合极大地提升了电解液中未知成分的解析效率。