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鋰離子電池在首次充電過程中，電解液與負(fù)極材料發(fā)生反應(yīng)在表面形成固體電解質(zhì)界面膜（SEI，Solid Electrolyte Interface），并伴隨產(chǎn)氣，如氫氣、二氧化碳、甲烷等。該過程屬于正常產(chǎn)氣，被稱為化成階段。當(dāng)鋰電池在過充放電過程時(shí)，也會(huì)異常產(chǎn)氣，導(dǎo)致電池形變、封裝破損、內(nèi)部接觸不良，從而引起安全事故。因此，準(zhǔn)確掌握電池的產(chǎn)氣量大小、深入了解產(chǎn)氣規(guī)律，有助于優(yōu)化電池材料體系和電解液，對(duì)電池制作工藝優(yōu)化至關(guān)重要。

以往，對(duì)于從軟包鋰電池中提取氣體樣本一直是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的工作。傳統(tǒng)的方法是用一根鋒利的針穿透軟包電池，這樣可以一次性測(cè)量氣體，但在此過程中會(huì)破壞軟包電池。而且，這種方法不適合與多種時(shí)間、不同電壓或充電狀態(tài)（SoC）相關(guān)的測(cè)量，也不允許連續(xù)監(jiān)測(cè)電池內(nèi)部的產(chǎn)氣過程。因此，該傳統(tǒng)方法存在的問題是測(cè)試具有破壞性，不能用于非侵入和重復(fù)氣體取樣。它也沒有提供一種從軟包電池中提取永久性氣體而不損壞它的方法。

為了克服這些限制，德國明斯特大學(xué)（University of Münster）的Jan-Patrick組于2020年引入了一種氣體采樣端口（GSP，Gas Sampling Port）用于從鋰離子軟包電池中原位采集產(chǎn)氣（DOI 10.1149/1945-7111/ab8409）。GSP是一種基于聚丙烯(PP)的套管系統(tǒng)，它被熱封到袋箔的內(nèi)層。它允許非破壞性和重復(fù)氣體采樣，而不會(huì)顯著影響袋狀電池的電化學(xué)性能。通過引入GSP，研究人員能夠?qū)洶姵貎?nèi)形成的氣體進(jìn)行原位分析。這使他們能夠在不損害電池完整性的情況下研究氣體的產(chǎn)量和組成。

關(guān)于產(chǎn)氣量的測(cè)定，作者仍然采用的是傳統(tǒng)的“阿基米德法”。這種方法的基本原理是將軟包電池懸掛于流體中，如MilliQ水中。由于軟包電池受到的液體浮力會(huì)對(duì)小型薄膜測(cè)壓傳感器施加一個(gè)力，則傳感器中應(yīng)變片的變形會(huì)導(dǎo)致電阻變化形成電信號(hào)，然后再轉(zhuǎn)化為力數(shù)據(jù)。通過阿基米德浮力公式，其產(chǎn)生的浮力與同體積排開的液體的重量相等，即可換算出軟包電池的產(chǎn)氣量。但此方法為間接計(jì)算產(chǎn)氣量，操作裝置較為復(fù)雜、誤差較大、精度不足、重復(fù)性不足。且此方法僅能用于軟包電池的產(chǎn)氣量測(cè)量，不具有兼容方形電池、圓柱電池的廣泛性。

電弛DCGPT原位鋰電池產(chǎn)氣量測(cè)定儀采用超微量氣體流量測(cè)量技術(shù)（專利氣體測(cè)量單元），其原理為直接將鋰電池產(chǎn)氣引入超微量氣體測(cè)量模塊，當(dāng)氣體流過特殊設(shè)計(jì)的流道中的惰性液體時(shí)，會(huì)產(chǎn)生均勻的氣泡并計(jì)數(shù)累計(jì)產(chǎn)氣量。該技術(shù)的直接測(cè)量精度可達(dá)約30 μL，且支持連續(xù)或非連續(xù)氣流的測(cè)量。將該技術(shù)結(jié)合不同的接口，可實(shí)時(shí)在線連續(xù)原位監(jiān)測(cè)軟包、方形、圓柱等各種類型電池的產(chǎn)氣行為，并得到如產(chǎn)氣量、產(chǎn)氣速率等數(shù)據(jù)。同時(shí)，可直接與GC、DEMS等氣體組分分析設(shè)備串聯(lián)，用于進(jìn)一步的氣體組分分析。相較于傳統(tǒng)的排水法（基于阿基米德浮力定律）、集氣法（基于理想氣體狀態(tài)方程），電弛GPT可實(shí)現(xiàn)直接動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)氣體的微量體積變化并與氣體成分分析設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)分析，有助于鋰電池材料研發(fā)和電芯產(chǎn)氣機(jī)理的分析研究。