關(guān)注“新能源”鋰電安全｜深度分析鋰電池鼓脹氣體
鋰離子電池 (LIBs) 因其重量輕、能量密度高以及比其他類型電池的使用壽命長等特性，被廣泛應(yīng)用于動力、儲能以及3C 等產(chǎn)業(yè)。鋰離子電池在循環(huán)使用或儲存中，可能因為電解液組分發(fā)生成膜及氧化反應(yīng)、電池過沖過放、內(nèi)部微短路等原因?qū)е?SEI 膜分解破壞從而產(chǎn)生氣體，也可能因電解液中的高含量水分發(fā)生電解反應(yīng)等原因?qū)е码姵禺a(chǎn)氣鼓脹，出現(xiàn)具有一定安全風(fēng)險的失效，主要有熱失控、脹氣、膨脹形變等。因此，了解電池鼓脹氣體的組成對于優(yōu)化電解液的組成是至關(guān)重要的。
三類成分
電池在老化、放電等過程中會產(chǎn)生各種氣體成分非常復(fù)雜。其中主要有三類成分：
1）永久氣體如氫氣、甲烷、一氧化碳、二氧化碳等；
2）短鏈碳氫化合物 (C2-C5)；
3）其他可揮發(fā)性化合物。
氣相色譜鋰電池鼓脹氣體分析方案
鋰離子電池鼓脹氣體的常見產(chǎn)氣成分有 H2, CO, CO2 等永久性氣體以及 CH4, C2H4, C2H6 等烷烴類氣體。
表1.校正氣體組成
方案一：氣密針進樣
某些小型LIBs在使用過程中只會產(chǎn)生幾毫升的膨脹氣體。針對氣體量極少的這一類樣品推出氣密針進樣，配置一個TCD和一個FID檢測器，一根分析柱和一根預(yù)柱，一次進樣實現(xiàn)對電池鼓脹氣體成分H2, O2, N2, CO, CO2, CH4, C2H4, C2H6, C3H6, C3H8的分析。
圖1. FID通道校正標(biāo)樣色譜圖（方案一）
圖2. TCD通道校正標(biāo)樣色譜圖（方案一）
方案二：氣密針/閥進樣
氣密針/閥進樣，配置一個TCD和一個FID檢測器。一根分析柱和一根預(yù)柱，一根毛細管分析柱，一次進樣實現(xiàn)對電池鼓脹氣體成分H2, O2, N2, CO, CO2, CH4, C2H4, C2H6, C3H6, C3H8, i-C4H10, n-C4H10, i-C5H12, n-C5H12的分析。
圖3. TCD通道校正標(biāo)樣色譜圖（方案二）
圖4. FID通道校正標(biāo)樣色譜圖（方案二）
完善的解決方案
在鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈中，除了電池鼓脹氣體成分分析，還需要圍繞產(chǎn)品質(zhì)量、原材料質(zhì)控、或鋰電池各種性能指標(biāo)的研發(fā)工作進行一系列的理化測試，包括：元素分析、電解液、添加劑成分分析、石墨類負極材料有機物含量測試、電解液未知成分分析、SO42-、Cl- 等陰離子及Si等非金屬元素分析、電解液等原材料鑒別等。我們在鋰電子電池材料檢測領(lǐng)域積累了豐富的經(jīng)驗，為廣大用戶提供完善的解決方案。
