来自梅特勒托利多的新型储能实验室质量检测

新型储能（New Energy Storage）指以电力输出为核心的非抽水蓄能技术体系，涵盖锂电、全钒液流、钠电、压缩空气等多元化技术路线。

作为实现双碳目标的核心技术与新型电力系统构建的关键装备，新型储能系统的可靠性与经济性高度依赖储能电芯的综合性能。电芯的能量密度、循环寿命、安全特性及成本控制直接影响储能系统的整体效能与市场竞争力。

因此，构建全生命周期质量管控体系，对电芯研发测试、原材料检验、生产过程监控及成品性能验证实施标准化检测至关重要。

研发和原材料检测

1. 电解液来料的理化检测

1.1 库仑法卡尔费休滴定法

电芯制造所用原料的质量必须严格把控，其中电解液的质量控制尤为重要，电解液的水分，色度、密度和电导率是衡量其质量的关键指标，直接影响电池的性能和安全性。电解液材料中不得含水，因为即使是微量水分也会与电解液发生反应，从而产生具有腐蚀性的副产物，例如：会降低电池性能与安全性的氢氟酸。因此，电解液来料的质量对于保证储能电池的安全性能至关重要。

电解质的质量检测面临诸多挑战：其含水量极低（<50 ppm），成分中的有机碳酸酯类与传统卡尔费休（KF）试剂易发生副反应，且极易吸水生成氢氟酸等腐蚀性副产物。

库仑法卡尔费休滴定法是精准测定电解液中水分含量的首选方法。采用直接加入法测量电解液样品水分，您只需按下一键启动，即可开始水分测试。采用无甲醇卡尔费休试剂，可有效规避副反应，进而使溶剂得以重复用于多次测量。

卡尔费休水分测定仪

1.2 酸碱滴定法

在电解液中不仅需要测定水分，还可测定有害的降解产物本身——氢氟酸（HF）。酸碱滴定法已经证明是测试电池电解液中氢氟酸含量的一种准确且可靠的方法。

色度、密度和电导率是衡量电解液质量的关键指标。使用梅特勒托利多密度计，电导率仪和色度仪可快速对电解液进行检测，有助于发现电解液是否被水或其他杂质污染。

电芯制造来料实验室中，面对每天大量电解液样本的检测量，自动化检测方案显得尤为重要。结合LabX实验室自动化控制软件，使用电位滴定仪，自动进样器与揭盖装置，可以在干燥房或者手套箱中实现电解液氢氟酸的自动化测试；将电解液的密度、色度和电导率的测量与自动进样器联用，可以实现高效、准确的批量检测。这种自动化解决方案不仅极大提高检测效率，还提供了稳定的测量结果，确保了电解液质量的一致性和电池产品的可靠性。

自动电位滴定仪

2. 扣电池测试

锂离子电池首次充放电比容量的测试，又叫做扣电池（半电池）测试，对于电池的容量、成品性能来说十分关键。实验室阶段一般采用扣式电池来进行材料的初步电化学性能测试和评价，正确的组装扣式电池对该材料的开发与制备、全电池设计与应用有着重要意义。

2.1 极片称量

扣电测试流程中涉及到称量的环节主要为极片称量，由于极片重量极低（毫克级别），从而对于称量的准确度有非常高的要求。梅特勒托利多十万分之一天平典型的重复性为0.008mg，称量6mg 误差约为 0.5%，称量作为分析的起始步骤，为样品处理和实验误差的放大留出容错空间。

微量分析天平 (十万分之一天平)

2.2 防静电

实验室的低湿度条件与干燥箱的存在容易让物料、设备及操作人员产生静电荷，带有静电检测功能的超越系列分析天平会向用户发出静电警告，并计算出正确的重量，即使在有轻微静电荷的情况下也能精准提供准确结果。针对静电荷积聚太多的情况，需要采用防静电套件来中和静电。

实验室天平去静电装置

2.3 电解液分液

扣电制作过程中的一项挑战是在手套箱中添加电解液，NanoRep电动连续分液器将手持式连续分液器的功能与非接触式分页选项相结合，其重量轻盈，抓握舒适，每个分液管可自动分配多达1000个等分溶液，确保了移液的精度与重复性的同时，助力研究人员提高工作效率，减少塑料的使用。

电动连续分液器/移液器

3. 电池材料热安全测试与失效分析

使用锂离子电池时尤其在新型储能应用中，过热或者电池失效很极易引发爆炸等热失控情况。这也对电池本身的热安全性能提出了更高的要求，电池本身的热失效通常与内部物理、化学变化本质，原子、分子尺度相关，如失效过程的热力学、动力学变化，物理或化学因素引起的电解液失效，短路、析锂、产气；正/负极结构失效引起的容量衰减失效等待，热分析可用于这些过程的研究和监测。电池的热安全性能对新型储能尤为重要，电池安全是电池技术在我们日常生活中进一步使用的关键组成部分。

3.1热稳定研究

在反复的充放电过程中，锂电池正负极材料的结构与热稳定性都在发生变化，热稳定性直接决定着锂电池的安全使用温度和寿命，因此，对锂电池的热稳定研究就显得尤为重要。

热分析仪器（DSC、TGA/DSC）可提供锂电池正负极材料的热分解温度、组分分析、放热焓值等信息，为锂电材料的研发和测试提供指导性建议。