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高端装备制造产业

需求背景

锂离子电池作为二次能源的典型代表，具备循环性能好，容量高、电压高等特点而广泛应用于多个行业中。近年来，硅碳复合材料作为锂离子电池的负极材料，具有高比容量的特性，受到行业中科学家的广泛研究，目前该材料处于从实验室到商业化转变的关键阶段，SiO2、Si含量是决定复合材料容量的重要指标，但对它们的含量准确检测并没有确定的标准方法，也未发现同时准确检测SiO2、Si含量的相关报道。

SiO2含量检测主要有化学分析法和仪器检测法两种，其中仪器分析法适于测试的含量较低(＜0.5％)，而且测试结果主要为总Si含量，难以同时得出SiO2和Si各自的含量。化学分析法可以测量的范围较宽，SiO2含量很高时，可采用HF酸挥发重量差减法来检测，若含量不是很高，可采用分光光度法进行检测。在硅碳复合材料中，C含量约30％～70％，因此适合采用用于检测SiO2、Si的方法主要还是集中于重量法和分光光度法。由于重量法是采用氢氟酸或者碱将试样溶出后转化成硅酸盐沉淀，高温灼烧使之变成SiO2，然后计算其质量变化来检测试样中SiO2含量，该方法操作复杂，影响因素较多，若硅碳复合材料中SiO2、Si含量按照该方法检测，难以准确得出SiO2、Si各自准确的数值。相比重量法，分光光度法操作步骤少，方法简单，只需要对试样进行不同的预处理后即可测量出试样中所需SiO2、Si的含量。

采用硅钼蓝分光光度法检测不同材料中硅含量检测有不少报道。专利文献CN104142312A公开了一种采用硅钼蓝分光光度法检测催化剂中硅含量的快速检测方法；专利文献CN103674868A公开了一种用分光光度计测定橡胶中二氧化硅含量的方法；专利文献CN104568789A公开了一种采用分光光度法检测铝合金中硅含量的检测方法。这些方法主要采用强碱高温熔化试样中的SiO2，随后加入缓冲溶液调节至所需pH值，加入钼酸铵后进行分光光度法检测SiO2浓度。由于SiO2、Si均与强碱反应，因此无法将SiO2、Si进行分开溶出，得出所需的SiO2、Si浓度，同时，由于高温碱熔浸取出试样中的SiO2对提取容器的材 质要求较高(耐高温、耐酸碱等)，并且操作过程中易出现偏差，导致测量准确性降低。

需解决的主要技术难题

需解决：基于现有技术中所存在的难以同时检测样品中SiO2、Si的含量，同时检测条件较为苛刻、工艺复杂的技术问题，目的在于提供一种锂离子电池用硅碳复合材料中SiO2、Si含量检测方法，在温和条件下准确的检测硅碳复合材料中SiO2、Si含量，以满足锂离子电池材料分析测试的需要。

a.主要应用于汽车锂离子电池，以及电化学储能站；

b.希望解决锂离子电池火灾发生后，复合探测灵敏度的问题。目前，可以通过CO，H2，烟感，温感，VOC进行五合一复合探测，但灵敏度不够；

期望实现的主要技术目标

期望实现：一种锂离子电池用硅碳复合材料中SiO2、Si含量检测方法。包括以下步骤：(1)称取真空干燥后的试样a、b分别置于塑料容器中，试样a用盐酸和氢氟酸溶出其中的SiO2，试样b用硝酸和氢氟酸溶出其中的Si和SiO2，冷却后定容，随后进行过滤；取过滤后的清液，依次加入pH缓冲溶液、钼酸铵、还原剂，定容，得到处理后的待测溶液；(2)以去离子水为参比液，用分光光度计于810nm处测量溶液；(3)取不同浓度的标准SiO2溶液，按照上述操作步骤测量其吸光度，制作标准曲线；(4)根据标准曲线及计算公式，计算出硅碳复合材料中SiO2和Si的各自含量。本发明能够在温和条件下准确的检测硅碳复合材料中SiO2、Si含量，以满足锂离子电池材料分析测试的需要。

需求解析

解析单位：江西省南昌国家高新区 解析时间：2022-12-30

张主任

江西省能源研究会

主任

综合评价

此需求描述清晰以便专家进行需求跟进 单一的锂离子电池火灾探测技术无法满足目前锂电池火灾探测要求，锂电池火灾探测误报率大、报警延迟等问题亟待解决。

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