【摘要】 在本研究中，根据之前的研究，采用已知会产生气体逸出的高温和高压操作条件来量化电池气体分析的气体逸出。

锂离子电池广泛应用于现代电子设备和电动汽车（EV）中，并在各种应用中发挥着重要作用，但储能系统（ESS）和电动汽车中的火灾和爆炸事故不断发生，这是一个问题。由于锂离子电池的材料特性，在反复充放电时，不仅由于电池内部的结构变化而产生气体，而且还由于各种外部因素而产生气体。这可能会导致电池爆炸事故。因此，电池中气体的产生被认为是电池安全需要解决的重要问题。

 

然而，只有在电池的气体产生条件和过程确定后，才能进行准确的气体产生比较，而电池中能够均匀产生气体的条件尚未被研究。根据以往的研究，认为气体产生的主要原因如下。 1) 在高电压范围下运行，2) 在高温下运行，3) 电池内存在 H2O。因此，本研究对再现上述树木气体产生的可能性进行了研究，这些气体被认为是气体产生的主要原因。确认了高压操作和高温操作中气体的产生，但没有可靠的再现性。

 

另一方面，确认了电池内的H2O可再现地产生气体。另外，与Al涂层样品相比，通过表面处理抑制了由H 2 O产生的HF引起的气体产生，可以可靠地证实，可以防止10%以上由H 2 O产生的气体。气体发生和测量方法的设计如图1所示。

 

Fig. 1. A schematic image of the gas measurement method【1】.

 

利用阿基米德原理从图 2（a）中可以看出，与 Pristine 样品相比，Al 涂层样品的气体产生量减少了 12%，而 Pristine 样品平均产生 4.17 mL 气体，Al 涂层样品平均产生 3.69 mL 气体。分别为平均气体。可以看出，已知可防止电池内部产生 HF 的 Al 涂层可有效作用于富镍 NCM 的表面，即使注入加速气体生成的 H2O，也可显着减少气体生成量 [8,31 ,32,58]。此外，当通过GC分析比较电池强制气体的成分时，如图2（b，c）所示，证实在两种FID中，与原始状态相比，Al涂层样品中的大部分气体都减少了。

 

Fig. 2. (a) Amount of gas generation after 50th cycles of Pristine and Al coating and the content of gas compositions from the cycled and H2O injected pouch cell after 50th cycles analyzed by (a) FID, (b) TCD【1】.

 

在本研究中，根据之前的研究，采用已知会产生气体逸出的高温和高压操作条件来量化电池气体分析的气体逸出。先前的研究报告称，在高温和高压操作条件下观察到加速气体产生。

 

然而，重复的实验表明，气体逸出量并不一致，这表明需要一种工具来量化气体逸出量，以进行准确的电池气体分析。

 

将受控水注入锂离子电池以诱导气体产生的方法是加速电池内涉及微量水的反应的有效方法。该技术可以对锂离子电池每个组件通过各种副产品途径可能产生的各种气体进行全面比较和分析。这些途径包括氧化反应以及涉及 CEI 的过程。

 

这样的研究为电池系统内控制气体逸出的复杂机制提供了宝贵的见解，有助于更深入地了解整体电化学动力学。此外，与其他先前的研究不同，现实电池中的气体产生分析因其对典型电化学循环后的电池的适用性而变得重要。该工具不需要专门制造仅用于气体分析目的的简单单元。通过这种方法，可以更真实地表示操作条件下的气体产生，从而有助于研究结果的实际相关性和有效性。

 

【1】Sungmin Na, Chanjoo Park, Hyunjin An, Kwangjin Park, Reliable test by accelerating for gas evolution in cathode materials of lithium-ion batteries, Sustainable Materials and Technologies, Volume 39, 2024, e00852, ISSN 2214-9937

 

科学指南针充分发挥互联网技术和业务优势，在国内率先打造出业界领先的线上化、数字化的科研服务基础设施，在行业内首创用户自主下单、服务全流程追踪、测试“云现场”等模式，进一步提高了大型科学仪器设施开放共享和使用效率，以实际行动助力科技创新。现已发展成为中国专业科研服务引领者，已获得检验检测机构资质认定证书（CMA）、实验动物使用许可证、“ISO三体系认证”等专业认证。

 

免责声明：部分文章整合自网络，因内容庞杂无法联系到全部作者，如有侵权，请联系删除，我们会在第一时间予以答复，万分感谢。