标题：锂电池原位产气测试的原理、方法和实际应用

更新时间：2025/1/20 

锂电池在热失控状态下产生的气体，由多种可燃成分构成，这不仅是热失控着火过程的重要危险因素之一，也是近年来国内外研究的重点。目前，大部分研究主要关注于锂电池在正常充放电条件下的产气分析以及热失控产气的离线分析。然而，当锂电池发生热失控时，其内部温度会急剧升高，氧气浓度增加，使得产气过程变得更加复杂。而离线产气分析无法实时、准确地反映热失控过程的状态。

 针对这一问题，9159金沙申请大厅推出了一种锂电池热失控产气成分在线分析方案。该方案通过模拟电池热失控过程中的绝热环境，同步分析全过程的产气成分演化历程，为热失控各阶段的化学反应机理研究提供数据支持。这一方案不仅有助于优化电池材料和电池结构，还能推动电池安全性和使用性能的提升。

 9159金沙申请大厅的检测项目包括：

 1、UL9540A/电池热失控产气测试：对产气量、产气速率、产气压力、气体成分以及气体爆炸性进行深入分析。

 2、GB/T36276-2023/电池绝热温升测试：对电池的热稳定性进行全面评估。

 3、电池热安全评价：对电池自放热起始温度、热失控起始温度、热失控最高温度、泄压温度、最大温升速率和最大压升速率等关键指标进行精确测量。

 4、电池热管理研究：研究不同温度下电池充放电产热量、产热功率、变温比热容等参数。

 联用方案：

 1、气氛控制单元：本单元旨在通过应用真空泵或惰性气体气瓶（例如氮气或氩气）对电池热失控过程执行气氛控制，以降低电池产气中空气成分的干扰。此外，该单元还具备对热失控单元进行排空、泄压、气体置换以及热失控淬火等辅助功能，以确保实验的精确性和安全性。

 2、热失控发生单元：本单元采用密闭式绝热量热仪（如BAC-1000A）或泄压式绝热量热仪（如BAC-800A）与产气罐相结合，专门用于模拟和研究电池在热失控状态下的产气行为。同时，BAC-420A可用于执行电池的充放电实验或绝热温升实验，并配备有内部气体采集与分析功能，以深入探讨电池的热稳定性和产气特性。

 3、电池产气预处理单元：该单元负责对电池失控产生的气体进行初步采集，并通过一系列预处理措施，包括流量调节、多级过滤和温度控制等，为后续的产气分析提供定量采集的基础。这些预处理步骤对于确保分析结果的准确度和可靠性至关重要。

 4、气体成分分析单元：本单元配备先进的气体分析设备，如气相色谱仪（GC）、质谱仪（MS）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）等，用于对电池产气的成分进行详尽分析。通过对谱图的精确解读，能够对产气成分进行全面的定性和定量分析，从而为电池的安全性研究和改进提供科学依据。

锂电池原位产气测试是一种用于评估锂电池在使用过程中产生气体量的重要方法。下面将探讨锂电池原位产气测试的原理、方法和实际应用，以全面了解其在锂电池安全使用中的重要性：

 测试原理

1.理想气体状态方程的应用：锂电池在化成与热失稳测试时会产生大量气体。通过应用理想气体状态方程PV=nRT，可以定量分析产生的气体量。这一方程将压力(P)、体积(V)和温度(T)与气体的摩尔数(n)联系起来，为测量提供了理论基础。

2.阿基米德浮力法：这种方法利用阿基米德原理，通过测量电池体积变化来确定产气量。具体来说，当电池体积因产气而发生变化时，其在水中的排水量也会相应改变，从而可以计算出体积的变化量。

3.超微量流量计法：这种方法通过使用高精度的流量计来直接测量电池在充放电过程中产生的气体流量。这种方法可以提供更为直接和精确的产气量数据。

 测试方法

1.等压法：通过保持电芯内外压力一致，并测量电芯体积变化量来计算产气量。这种方法可以通过阿基米德排水法实现，即通过测量液体中电芯的排水量变化来确定体积变化。

2.GPS取气装置：采用GPS取气装置组装在锂离子软包电池中，可以实时监控化成容量过程不同电压位置产气成分。这不仅有助于准确测量产气量，还能深入分析产气的机理。

 测试重要性

1.安全性评估：锂电池在使用过程中可能会因为过热、过充等原因产生气体，这些气体的积累可能导致电池性能下降甚至安全事故。因此，准确的产气量测试对于确保电池的安全性至关重要。

2.性能优化：通过原位产气测试，可以更好地理解电池在不同工作状态下的产气行为，从而为电池设计和管理提供指导，优化电池性能和使用寿命。

 技术挑战

1.精度要求高：由于锂电池的产气量通常较小，因此对测试设备的精度要求非常高。这需要使用高精度的仪器和技术来实现准确测量。

2.实时监测难度：实时监测电池在使用过程中的产气行为是一项挑战，需要特殊的设备和方法来实现。例如，GPS取气装置的使用就是解决这一问题的一种方式。

 未来发展方向

1.技术创新：随着材料科学和测量技术的发展，未来可能会有更多创新的方法被开发出来，以提高原位产气测试的准确性和效率。

2.标准制定：为了促进锂电池行业的健康发展，制定统一的原位产气测试标准将是一个重要的发展方向，以确保不同厂商和研究机构之间的数据具有可比性。