在格拉斯哥舉行的聯合國氣候變化大會（COP26）的許多大膽目標之一，是希望在本世紀中期實現全球淨零排放。這項目標的實現意味著我們將加快轉向使用可再生能源的速度，直到能完全取代化石燃料。

此項轉變包含了對電動車的加速採用。專家預計在未來幾年內，電動車將越來越受歡迎，因此鋰離子（Li-ion）電池的消耗量也將劇增。這篇介紹文章將詳細探討鋰電池及其快速成長的趨勢。

鋰電池，全稱鋰離子電池，以其顯著的能量密度和壽命成為許多現代電子產品的核心動力來源。與鎳鎘或鎳氫電池等其他種類的電池相比，鋰電池具有較大的電量及更長的壽命。鋰電池的工作原理基於鋰的化學性質，即鋰原子輕且很容易失去電子，從而變為鋰離子。在充電過程中，鋰離子從正極移動到負極並存儲在那裡，而在放電過程中，鋰離子則從負極返回正極，同時釋放出電能來驅動裝置。可充電的鋰離子電池（LIBs）因其高能量密度和低自放電率，今日已被廣泛用於電子設備和電動車中。預期的急劇增長需求絕對會帶來新的環境和經濟挑戰，例如已用電池廢料管理和對有價組件有效的回收程序。LIB可充電鋰電池由石墨負電極、層狀金屬氧化物正電極和非質子型有機電解液製成。電解液由導電性的鋰鹽和高度易燃碳酸鹽混合溶液組成。即使LIB鋰電池被認為相對安全，為了減少易燃性並提高安全性，將來對阻燃劑的投入也將更多。

歐洲委員會正在致力於為電池制定新的歐盟監管框架，以確保電池價值鏈的可持續性和競爭力。該框架將引入強制性的可持續性要求（例如碳足跡規則，最低的回收用量，以及性能和耐久性標準），安全性和標籤要求，並規定對電池使用壽命結束後的管理要求。

在此情景下，隨著研發投資的增加以及從LIB鋰電池供應行業至汽車製造商的質量要求變得更為嚴格，先進的分析解決方案對於支持新的技術發展以及確保高生產質量至關重要。

分析解決方案的創新是關鍵

作為推進科學的世界領導者，我們提供了全方位的分析解決方案和服務，以滿足最苛刻的分析需求，以及推動研究、產品開發、生產過程和質量評估的進步。這些解決方案包括X射線光電子譜譜（XPS/ESCA）、電子顯微鏡 (SEM, TEM 和 FIB-SEM)、振動譜譜學 (FTIR, Raman 和 NIR)、層析和質譜法 (GC-MS, HPLC, LC-MS)、微量元素分析 (ICP-OES, ICP-MS)、微CT、核磁共振 (NMR)、X射線衍射、X射線螢光，流變測量、粘度測量、擠壓和扭矩流變學。這本應用筆記匯編提供了深入的分析報告，旨在監控和改善LIBs鋰離子電池的性能。

例如，在鋰離子電池開發製程的開始與進行前，對原料純度及組成的考核十分重要。就此而言，微量元素分析，特別是ICP-OES和ICP-MS，在檢測和量化鋰鹽和合金中的元素，以及在檢測電解液中的有害雜質方面起著關鍵作用。

若想了解更多並獲取額外的資源，千萬不要錯過我們最近Analyte Guru部落格裡，關於微量元素分析在整個鋰離子電池生命週期中所扮演的角色的帖子。

氣相層析的角色

每當我們處理有機揮發性成分時，氣相層析（GC）都是高度敏感的定性和定量表徵的分析技術。

鋰離子電池中的電解液是陽極和負極之間的鋰離子的載體。電解液必須使鋰離子能夠自由運輸，因此需要高介電常數和低粘度。因此，合適的電解液是環形和線形碳酸酯的混合物，其中的確切組成在鋰離子電池的性能中起著關鍵作用。

與質譜聯用的氣相層析（GC-MS）是適合用以監測電解液組成以及環形和線形碳酸酯比例的技術，以確保最佳性能。Thermo Scientific™ ISQ™ 7000 GC-MS提供了一種易於使用的解決方案，用於碳酸鹽的定性和定量的分析，這是QA/QC測試以及開發階段的理想選擇。

此外，氣相層析在鋰離子電池的老化研究和劣化過程的解釋中也很有用。電池的初次充電/放電過程會產生各種氣體成分，這些成分會影響長期使用後的電池性能。因此，電池產生的氣體成分提供了可能的劣化和不同電池配方性能的重要信息。Thermo Scientific™ TRACE™ 1310具有多列多閥配置，可以檢測膨脹電池中的無機氣體和輕質碳水化合物。

另外，還有先進的GC-MS技術可供研究實驗室用於通過識別中間產物和未知的降解產物來研究電池的降解過程。這就是Münster電化學能源技術中心（MEET）—它是Münster大學的電池研究中心，致力於解決影響鋰離子電池壽命的主要因素電解液老化。利用Thermo Scientific™ Q Exactive™ GC Orbitrap™ GC-MS/MS系統，MEET的分析和環境部門對他們的樣品有了更廣泛、更深入的理解，反過來，這為電解液老化中涉及的複雜反應機制提供了新的見解。

要進一步了解電池和電容資訊，請參考Thermo Fisher Scientific 鋰電池相關資訊。

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