专利名称：一种用于电位法测定非水体系中氢离子浓度的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测定非水体系中氢离子浓度的装置，特别涉及一种电位法测定非水体系中氢离子浓度的装置。
背景技术：
锂离子电池电解液是将电解质锂盐如LiPF6，LiClO4，LiAsF6，LiBF4，LiCF3SO3，LiN(SO2CF3)2，LiPF4(CF3)2溶于非质子性溶剂，如碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、乙二醇二甲醚(DME)、碳酸二甲酯(DMC)、四氢呋喃(THF)等构成。在实际应用中，人们从电解液安全使用、环保以及电池性能等综合因素考虑，通常选用LiPF6作锂盐，碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、乙基甲基碳酸酯(EMC)等作溶剂构成多元电解液体系。由于LiPF6的性质不稳定，易水解，若电解液中存在痕量的水，LiPF6便会与之发生反应生成HF，因此通常电解液体系中会含有水和酸(HF)等杂质。过高的HF不仅会导致LiPF6的分解，而且会破坏电池负极与电解液间的固体电解质相界面(SEI膜)，直接影响电池的容量、充放电性能、循环性和安全性等性能。目前，锂离子电池制造中，涉及LiPF6电解液一般要求HF含量低于20ppm，甚至10ppm。因此在锂离子电池生产的各个环节，电解液中水和酸(HF)测试、控制就占有相当重要的地位。在已公开的测定非水体系中氢离子浓度如上述锂离子电池电解液中氟化氢浓度的方法中，Merck公司采用氢氧化四丁基铵为滴定剂、溴百里酚蓝为指示剂，在无水甲醇中进行滴定分析，该方法由于滴定剂氢氧化四丁基铵与甲醇溶剂发生副反应而存在系统误差，使测定结果偏高；另外，滴定剂氢氧化四丁基铵价格昂贵，又导致该测试方法费用也偏高。深圳比亚迪公司在此基础上曾发表了锂离子电池电解液中氟化氢的非水滴定测定方法，该法以溴百里酚蓝为指示剂，将电解液稀释在无水有机溶剂中，以甲醇钠为滴定剂，利用肉眼观察，滴定至溶液由黄色变蓝色，该法操作复杂，需要在手套箱中操作，而且主要适用于HF浓度中高的锂离子电池电解液，对测试HF含量低于20ppm锂离子电池电解液存在一定缺陷。还有一种处于研制开发当中的电位法测定锂离子电池电解液中氟化氢浓度方法，该方法与前述两种方法相比，具有直观、准确，可降低偶然误差的发生率，及还特别适于检测HF含量较低的锂离子电池电解液等优点，其以乙醇锂等醇碱金属化合物作为标准溶液，并根据加入标准溶液前后待测电解液中氢离子指示电极的电位变化，计算出待测电解液中的酸度即氟化氢浓度；因此，提供一种适于测定加入标准溶液前后待测电解液中氢离子指示电极电位变化的装置势在必行。
发明内容
本实用新型在于提供一种电位法测定非水体系中氢离子浓度的装置，该装置适于测定加入标准溶液前后待测液体中氢离子指示电极的电位。
其技术解决方案是本实用新型一种电位法测定非水体系中氢离子浓度的装置，其有一个设置参比电极和氢离子指示电极的微型容器，上述微型容器的开口处设有软质弹性密封盖体。
上述微型容器的容积可为5-50ml。
上述参比电极和氢离子指示电极设置在软质密封盖体上。
上述软质弹性密封盖体和开口处暴露部位涂敷石蜡密封层。
上述电位测量装置还可有电压测量仪表。
上述微型容器内充有惰性气体。
上述氢离子指示电极为铂电极，上述参比电极为Li/Li+电极。
上述微型容器内可设置一个包裹陶瓷外壳的磁性搅拌子。
本实用新型所采取的微型容器，可便于拿取操作，进行称取重量和向容器内灌注待测电解液等液体，微型容器采取软质密封盖体，在保持容器内与外界空气等隔绝的情况下，便于采用注射器类等工具穿刺软质弹性密封盖体向容器内灌注液体，拔出注射针头后软质弹性密封盖体穿孔点仍可复原密封。上述电位测量装置还有电压测量仪表，在实际使用过程中较为方便，无需另寻电压测量仪表。参比电极采取上述柱状管式结构，既有利于测试装置的组装和密封，同时，也便于将金属锂片与锂盐溶液密封在套管内。上述微型容器内设置一个包裹陶瓷外壳的磁性搅拌子，可通过容器外另行配置的磁性旋转器带动容器内的磁性搅拌子转动，实现对密封微型容器内液体搅拌。
图1为本使用新型一种实施方式结构原理示意图。
图2为本实用新型的参比电极一种实施方式结构原理示意图。
以下结合附图对本实用新型进行说明
具体实施方式
结合参看图1、图2，本实用新型装置的微型容器选用微型瓶1，以容积100ml以下瓶体为佳，优选容积为5ml、10ml、15ml、20ml、30ml、40ml或50ml的瓶体，微型瓶1的瓶口处配置与之相适应的密封橡皮塞2，用打孔器在橡皮塞2上打孔，插入一个氢离子指示电极3和一个参比电极4，在充有惰性气体如氩气等的手套箱内，将上述电极3、4安装好，还可在微型瓶1中放置一包裹陶瓷外壳的磁性搅拌子5，将密封橡胶塞2塞堵瓶口，并辅以石蜡将暴露部位作环形密封。上述氢离子指示电极3为铂电极，参比电极4为Li/Li+电极。上述参比电极4可采取如下结构方式，设置一个柱状管41，金属锂片42与锂盐溶液43密封在柱状管41中，柱状管上设有离子交换口410和引出极耳411；上述锂盐溶液是采取锂盐在有机溶剂中溶解形成，其中选用的有机溶剂可为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、四氢呋喃、二甲氧基乙烷、γ-丁内酯和碳酸甲乙酯中至少一种，锂盐采用LiPF6，LiClO4，LiAsF6，LiBF4，LiCF3SO3，LiN(SO2CF3)2，LiPF4(CF3)2中的一种。上述柱状管可采取类似注射器的结构方式，将锂盐溶液吸纳在管腔中，离子交换口也可采取以棉絮或滤纸团等进行塞堵。上述铂电极，在使用前对铂电极表面进行清洁和活化处理，其方式可为将纯度在99.95％以上的铂电极依次在KOH和HNO3的水溶液中进行电化学极化处理达到表面清洁和活化的目的。KOH水溶液的浓度可为0.1~3mol/dm3，电流密度在50~100mA/cm2；HNO3水溶液的浓度可为0.1~5mol/dm3，电流密度在10~100mA/cm2。
上述装置，还可有电压测量仪表，也可在使用时另行配置电压测量仪表。
本实用新型装置用于测定锂离子电池电解液中氟化氢浓度可采取如下使用方式1、使用分析天平准确称取上述密封后微型瓶体的质量；2、用注射器吸取选定体积如3mL待测电解液，穿刺密封橡皮塞后将液体注入微型瓶内，准确此时微型瓶的质量，得到瓶中待测电解液的质量；3、将微型瓶体(瓶塞)上的氢离子指示电极和参比电极分别与数字电压表的正极和负极相连，测定两电极之间的电位差即氢离子指示电极的电位值；4、向微型瓶中注入选定质量诸如0.05、0.06、0.08或0.1g标准溶液后，再次测定指示电极和参比电极之间的电位差即氢离子指示电极的电位值。并再次准确微型瓶的质量，由此得到消耗的标准溶液质量；5、根据上述得到的有关数值进行相应运算得出氢离子浓度值。
权利要求1.一种用于电位法测定非水体系中氢离子浓度的装置，特征在于其有一个设置参比电极和氢离子指示电极的微型容器，上述微型容器的开口处设有软质弹性密封盖体。
2.根据权利要求1所述的用于电位法测定非水体系中氢离子浓度的装置，其特征在于所述微型容器的容积为5-50ml。
3.根据权利要求1所述的用于电位法测定非水体系中氢离子浓度的装置，其特征在于所述参比电极和氢离子指示电极设置在软质密封盖体上。
4.根据权利要求1所述的用于电位法测定非水体系中氢离子浓度的装置，其特征在于所述软质弹性密封盖体和开口处暴露部位涂敷石蜡密封层。
5.根据权利要求1所述的用于电位法测定非水体系中氢离子浓度的装置，其特征在于所述电位测量装置还有电压测量仪表。
6.根据权利要求1所述的用于电位法测定非水体系中氢离子浓度的装置，其特征在于所述微型容器内可存有惰性气体。
7.根据权利要求1所述的用于电位法测定非水体系中氢离子浓度的装置，其特征在于所述氢离子指示电极为铂电极，所述参比电极为Li/Li+电极。
8.根据权利要求7所述的用于电位法测定非水体系中氢离子浓度的装置，其特征在于所述参比电极可采取如下结构方式，设置一个化学性质稳定的柱状管，金属锂片与锂盐溶液密封在柱状管中，柱状管上设有离子交换口和引出极耳。
9.根据权利要求1所述的用于电位法测定非水体系中氢离子浓度的装置，其特征在于所述微型容器内设置一个包裹陶瓷外壳的磁性搅拌子。
专利摘要本实用新型公开一种电位法测定非水体系中氢离子浓度的装置，其有一个设置参比电极和氢离子指示电极的微型容器，上述微型容器的开口处设有软质弹性密封盖体。微型容器的容积可为5－50ml。该装置适于测定加入标准溶液前后待测液体中氢离子指示电极的电位，根据上述得到的有关数值进行相应运算得出氢离子浓度值。
文档编号G01N27/00GK2765185SQ20042009904
公开日2006年3月15日 申请日期2004年12月31日 优先权日2004年12月31日
发明者曹晓燕, 薛泰安, 熊俊威, 刘海胜, 孙淑红 申请人:中国海洋大学, 青岛澳柯玛新能源技术有限公司, 青岛市家用电器研究所