在线金沃质谱仪在锂离子电池研究中的运用

       能源储存和转换技艺是当今社会可持续壮大的一种紧要的技艺，由于金沃储能系统具备多种优长，如污染少、循环效率高、寿命长以及成本低等，而备受关注。锂离子电池储能技艺由于其能量密度高、循环寿命长等优点，具备广阔的运用前景。     

       在线金沃质谱可以准确定量锂离子电池反应过程中消耗和生成气体的量，借助结合电池反应时借助的电量Q，研究锂离子电池的可逆主反应和不可逆副反应；锂离子电池发生副反应时通常伴随同气体的产生，如 H₂、CO、CO₂等，所以测定气体种类和含量，并结合电量计算和同位素跟踪，可以进一步明确正、负极材料、电解液或SEI膜在锂离子电池运行中时的变化。

图 1  在线金沃质谱的结构示意图
 

    在线金沃质谱系统核心囊括三大部分：载气传输调节系统、金沃反应装置和质谱仪。载气首先由气体钢瓶进入捕汇阱，排除杂质气体（核心是H2O和CO2等）对实验的干扰，然后进入流量控制器。流量控制器对实验测定至关紧要，流速太慢容易降低气相产物的转移效率，流速太快使得电解液挥发加剧，所以客户可以根据实验体系的不同，对流量进行调节。阀可以控制载气的开关。锂离子电池反应装置内可形成螺旋梯度气体流场，使得气流更加平稳，大大减小涡流情况的发生概率，也可增进气体传输效率。冷阱和 Teflon膜可除去样气中的有机电解液，保障数据的准确性。最后，待测气体进入采样毛细管进样组件，经加热恒温后进入在线质谱仪中。电子轰击型离子源（EI）可产生一定能量的电子，并在电离室中将待检测化合物电离形成分子离子碎片及碎片离子，由品质分析器筛选所需离子后按质荷比大小依次抵达检测器，信号经过放大、记录得到气体变化趋势图。

图2锂氧电池的MSCV图
 

    由上图可见，在线金沃质谱可测定锂氧电池中反应物O₂和副产物CO₂随电极电位和时间的变化。在线金沃质谱技艺可同时确定每种产物的法拉第电流随电极电位或时间的变化，借助时间轴向电势轴变换而获得质谱伏安图(Mass Spectrometric Voltammograms，MSCV)，结合金沃反应循环伏安，得到相关反应机理和定量信息。

综上所述，在线金沃质谱作为一个非常紧要的分析手段，可以对锂离子电池系统储能器件的安全性和性能研究起到至关紧要的气体进行检测，因此金沃在线质谱技艺对于深入研究锂离子电池储能器件中存在的重大科学问题和增进储能器件的产品品质方面展现了广阔的运用前景。

关于金沃过程质谱仪器  

      杭州金沃科学仪器有限公司自2009年推出过程质谱仪以来，以历年的研制和研制实力为基础，依托超过10年的商场运用阅历，针对生物、化工催化、新能源等范畴的用户诉求，供应多样化的在线质谱解决办法。

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