不止于ICP!這項技術或將為中國鋰電的“下半場”競爭賦能？

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在全球新能源產業高速擴張的背景下，中國作為全球最大的鋰離子電池和材料生產國，在全球市場占據主導地位。數據顯示，自2015年起，中國鋰離子電池產業規模迅猛增長，2024年產量達1170GWh，全球市場份額擴大至76%，2025年1-7月產量約940GWh，同比增長68%，全球占比超80%。在產業鏈方面，中國正極、負極、電解液、隔膜等核心材料產量全球占比多超90%，產業鏈競爭力強勁。

然而，在規模迅速擴張與材料體系不斷升級的同時，一個更關鍵的問題浮出水面：如何讓每一塊電池在“更高能量密度、更長壽命”與“更高安全性”之間取得最佳平衡？

鋰離子電池作為一種高能量密度、長壽命的儲能設備，廣泛應用于各種電子產品、電動汽車和儲能系統中。但隨著使用時間的增加，鋰離子電池的性能會逐漸下降，電池鼓包、電車起火等安全性問題逐漸顯現。正是這些看不見、摸不著的微觀化學過程——包括副反應機理、氣體析出行為、電解液分解路徑、SEI/CEI界面膜結構演化——決定了電池的循環壽命、倍率性能及安全底線。因此，對這些關鍵過程進行精準解析，已成為新一輪鋰電技術競爭的核心。

談及鋰電檢測，您或許首先想到電感耦合等離子體原子發射光譜（ICP-OES）等手段。然而，質譜技術憑借其優異的原子識別能力和定量分析精度，在鋰電池檢測中發揮著不可替代的作用。從原材料質量控制到生產過程監控，再到成品性能評估，質譜技術貫穿鋰電池全生命周期。

原材料的“火眼金睛”：在原材料檢測方面，質譜技術可精確分析正極材料、負極材料、電解液等關鍵組分的化學成分和純度，確保原材料質量符合要求。電感耦合等離子體質譜ICP-MS相比ICP-OES檢出限更低，常用于定量分析電池正負極材料、電解液、隔膜等材料中元素比例、雜質元素含量等，尤其不同材料中鋰元素的測定和對比，有助于定量分析鋰源去向，推斷失效原因。

生產過程的“在線哨兵”：在生產過程監控中，在線質譜技術可實時監測電池生產過程中的化學反應，及時發現異常情況。微分電化學質譜（DEMS）則可原位檢測電化學反應中的揮發性氣體產物及動力學參數，中間體及其結構的性質等。

界面世界的“3D顯微鏡”：飛行時間二次離子質譜（TOF-SIMS）作為能源材料表界面研究不可或缺的工具。在電池界面研究中，TOF-SIMS能夠解決傳統表征方法難以應對的挑戰：精準解析納米級SEI/CEI膜的化學成分隨深度的變化規律；可視化不同組分在界面層中的三維空間分布；追蹤充放電過程中界面演化的動態過程。這些能力使其成為連接電解質配方、界面化學與電池宏觀性能的關鍵橋梁，為理解電池失效機制和指導電解質設計提供了強有力的技術支撐。

此外，電化學-液相色譜-四極桿飛行時間質譜（EC-LC-QTOF）、熱重-質譜聯用技術（TG-MS）等聯用技術也正在從不同維度，為我們揭示鋰電池界面化學機理、熱穩定性等更深層次的秘密。

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★報告嘉賓★

彭章泉 研究員 中國科學院大連化學物理研究所

報告題目：鋰電池產氣反應的在線質譜研究

高璟昌 高級技術經理 天目湖先進儲能技術研究院

報告題目：鋰電成分分析及產氣分析技術

張燕燕 副研究員 中國科學院化學研究所

報告題目：鋰電池電解液溶劑化結構的原位質譜分析

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