Wasser in Lithium-Ionen-Batteriewerkstoffen - Zuverlässige und präzise Bestimmung durch Karl-Fischer-Titration
29.07.2019

Electric car with li-ion batteries

Lithium-Ionen-Batterien regen den aktuellen Megatrend zur Elektromobilität an. Eine der wichtigsten Anforderungen an Lithium-Ionen-Batterien ist, dass sie frei von Wasser sein müssen, da Wasser mit dem Leitsalz des Elektrolyten reagiert. Eine bewährte und zuverlässige Methode, um den Wassergehalt in der Elektrolytmatrix von Lithium-Ionen-Batterien direkt zu messen, ist die coulometrische Karl-Fischer-Titration.

Alle Batterien bestehen aus einer Anode und einer Kathode, einem Separator sowie einem Elektrolyten. Die elektrische Leitfähigkeit zwischen Anode und Kathode wird durch den Elektrolyten hergestellt. Im Allgemeinen werden für solche Elektrolyte Mischungen aus wasserfreien, aprotischen Lösungsmitteln und Lithiumsalzen gewählt. Wenn jedoch Wasser im Elektrolyten vorhanden ist, reagiert er mit dem Leitsalz, z.B. LiPF6. Dies führt zur Bildung von hochtoxischer Flusssäure.

Der Wassergehalt mehrerer Materialien, die in Lithium-Ionen-Batterien verwendet werden, kann durch coulometrische Karl-Fischer-Titration zuverlässig und präzise bestimmt werden. Das Metrohm Application Bulletin 434 beschreibt die Bestimmung des Wassergehalts in den folgenden Materialien:
  • Rohstoffe für die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien (z.B. Lösungsmittel für Elektrolyte, Ruß/Graphit)
  • Elektrodenbeschichtungspräparate (Slurry) für die Anoden- und Kathodenbeschichtung
  • beschichtete Anoden- und Kathodenfolien sowie Separatorfolien und gepackten Folienschichten
  • Elektrolyte für Lithium-Ionen-Batterien



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