概述
鋰電池與我們生活密切相關，比如手機、ipad、電腦、充電寶、玩具、電動汽車、電動輕型車和新型儲能等都有鋰電池的身影，鋰電池綜合優勢與下游領域對電池大容量、高功率、使用壽命和環境保護日益提升的需求相契合，存在廣闊的市場應用前景。
鋰離子電池四大關鍵材料包括正極材料、負極材料、隔膜、電解液。鋰電池的正極材料中，行業已經認可鎳鈷鋰、磷酸鐵鋰等材料，不過也有許多企業逐漸轉入了新型復合材料的研發中，液相色譜串聯高分辨質譜儀在該研發過程中，可以在探究新型材料氧化還原反應機理研究、及活性基團位置不同對電化學性能的影響等方面貢獻力量。
金屬鋰的高化學活性使其易于與大多數電解質發生不可逆反應，從而在陽極表面形成固體電解質層（SEI）。液相色譜串聯高分辨質譜儀可以對SEI膜成分進行結構解析，幫助研究其形成機制，減少其形成。
電解液被譽為電池的“血液”，是實現鋰離子在正負極遷移的媒介，對鋰電容量、工作溫度、循環效率以及安全性都有重要影響。所以對電解液體系中的特有成分的鑒定，雜質鑒定，其在不同電極作用，不同循環次數，不同放置時間，不同添加劑等等條件變化下電解液組成的變化，反應機理的研究，這對電池性能研究都具有重要作用。
X500R QTOF 系統在鋰電池電解液成分分析的應用研究
本實驗采用X500R QTOF系統的IDA+DBS采集技術對鋰電池電解液成分進行快速準確鑒定，儀器標配的ESI源和APCI源可兼顧不同性質的化合物，IDA+DBS采集技術能夠保證在有限的時間內采集到的有效信息，一針進樣同時獲得高分辨一級和二級質譜圖，應用SCIEX OS軟件對數據分析，為表征電解液提供解決方案。
圖 1 數據處理流程圖
流程一：SCIEX OS軟件并結合SCIEX高分辨二級譜庫的靶向流程
SCIEX OS軟件可以設定的條件，快速篩選出一級偏差準確，同位素分布合理，二級質譜圖匹配得分高的結果，幫助我們快速鑒定化合物。
圖2 TOF MS和TOF MS/MS譜圖
流程二：統計學分析得到差異化合物鑒定流程
對于不同品牌來源，不同放置時間，不同循環時間的電解液等樣本的差異比較，可以采取組學的思路，使用SCIEX OS軟件中MarkerView?統計學分析模塊進行PCA，T-test等統計學分析，MarkerView?統計學分析模塊和Explorer鑒定化合物模塊互相鏈接，無需不同軟件間轉移，減少格式轉化帶來的數據丟失。可以將原始數據導入MarkerView?統計分析后得到樣本間具有統計學差異的離子后，可以直接查看一級和二級質譜圖，進行鑒定分析。
圖3 MarkerView? 統計學界面展示
流程三：非靶向流程
軟件可以設置空白樣本，根據設定的峰面積比扣除空白樣本中的離子，軟件自動將不同加和離子形式和不同電荷數進行分組，增加鑒定準確度并減少重復鑒定的工作量。
提取出來的離子會自動給出分子式，鏈接SCIEX本地數據庫或者在線數據庫進行檢索，根據和二級質譜圖匹配的情況，給出得分，同時也可以根據軟件自動給出的二級偏差判斷碎片歸屬，二級碎片可以和結構一一對應，有助于我們進行結構解析，分析合理性
圖4 非靶向流程中部分界面展示
小結
本實驗采用X500R QTOF系統的IDA+DBS采集技術對鋰電池電解液成分進行快速準確鑒定，分別使用ESI源和APCI源對樣本進行采集，兼顧不同性質的化合物，可以更全面的表征化學成分。IDA+DBS采集技術能夠保證在有限的時間內采集到的有效信息，一針進樣同時獲得高分辨一級和二級質譜圖，應用SCIEX OS軟件并結合SCIEX高分辨二級譜庫的靶向流程簡便且準確。
對于不同品牌來源，不同放置時間，不同循環時間的電解液等樣本的差異比較，可以使用統計學軟件找到統計學差異的離子，進行鑒定分析。也可以采用軟件自動扣除空白，自動識別離子的不同加和離子形式，電荷形式，結合SCIEX本地數據庫或者在線數據庫的非靶向流程，是結構鑒定和解析的有力工具，為表征電解液提供了的解決方案。
參考文獻
[1]馮東,郝思語,謝于輝,等.鋰離子電池電解質研究進展[J].化工新型材料,2023,51(2):35-41.
[2]付文婧,汪熙媛,柯偉,等.汽車電動化的重要發展方向——鋰電池技術[Z].時代汽車,2023(7):123-125.
[3]Ma, Ting, et al. "Functional Polymer Materials for Advanced Lithium Metal Batteries: A Review and Perspective." Polymers 14.17 (2022): 3452.
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《X500R QTOF 系統在鋰電池電解液成分分析的應用》
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SCIEX X500R QTOF 系統
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