2024年，被譽為固態(tài)電池元年。隨著新能源汽車市場的持續(xù)擴大，固態(tài)電池作為一種具有高能量密度、長壽命、高安全性的新型電池，逐漸成為未來新能源汽車的主流動力電池。然而，在固態(tài)電池的研發(fā)和產業(yè)化過程中，安全性問題始終是關鍵因素之一。電芯原位產氣作為固態(tài)電池安全性問題的重要表現，亟待解決。

固態(tài)電池安全性問題

1、高溫性能

固態(tài)電池在高溫環(huán)境下容易出現性能衰退，甚至熱失控。高溫會導致固態(tài)電解質和電極材料發(fā)生分解、氧化等化學反應，釋放出氣體，從而產生內部壓力。當壓力超過電池殼體的承受能力時，電池可能會發(fā)生爆炸。

（）2、過充與過放

過充和過放是固態(tài)電池安全性的重要隱患。在過充過程中，電池內部會產生大量的氣體，導致電池內部壓力升高。而過放會導致電池內部產生鋰枝晶，容易引發(fā)內部短路，進一步加劇電池的熱失控風險。

3、內部短路

固態(tài)電池在制造和使用過程中，可能會出現內部短路現象。內部短路會導致電池局部熱量積累，進而引發(fā)熱失控。此外，內部短路還可能引起電池內部的氣體產生和壓力升高，增加電池爆炸的風險。

電芯原位產氣的原因及解決方法

原位產氣的原因

電芯原位產氣是指在電池充放電過程中，由于電極材料、電解質或其它電池組件的化學反應，導致電池內部產生氣體的現象。原位產氣會降低電池的性能，增加電池內部壓力，甚至引發(fā)熱失控。固態(tài)電池中原位產氣的主要原因包括：

（1）電極材料的熱分解：在充放電過程中，電極材料可能會發(fā)生分解反應，產生氣體。

（2）電解質的熱分解：固態(tài)電解質在高溫或高電壓環(huán)境下，容易發(fā)生分解反應，產生氣體。

（3）電池組件的化學反應：電池內部的其他組件，如隔膜、粘結劑等，也可能會發(fā)生化學反應，產生氣體。

（鋰電池的內部產氣原因）

解決方法

為了解決電芯原位產氣問題，可以從以下幾個方面進行優(yōu)化和改進：

（1）優(yōu)化電極材料：選擇穩(wěn)定性好、耐高溫的電極材料，減少電極材料的分解反應。同時，對電極材料進行表面修飾，提高其結構穩(wěn)定性。

（2）改善電解質：選用具有高離子導率、低界面阻抗的固態(tài)電解質，提高電池在高溫或高電壓環(huán)境下的穩(wěn)定性。此外，可以開發(fā)新型固態(tài)電解質，如聚合物、硫化物等，以提高電解質的化學穩(wěn)定性。

（3）優(yōu)化電池結構：設計合理的電池結構，如采用柔性電極、三維導電網絡等，以降低電池內部的應力集中，減少內部短路的風險。

（4）嚴格制造工藝：在電池制造過程中，嚴格控制工藝參數，如溫度、濕度等，以降低電池內部產生氣體的可能性。

2024年是固態(tài)電池元年，安全性問題成為關鍵因素。電芯原位產氣作為固態(tài)電池安全性問題的重要表現，亟待解決。通過優(yōu)化電極材料、改善電解質、優(yōu)化電池結構和嚴格制造工藝等方法，可以有效降低電芯原位產氣的風險。然而，固態(tài)電池安全性問題的解決仍需要持續(xù)的技術創(chuàng)新和產業(yè)化推進。未來，我國應繼續(xù)加大研發(fā)投入，推動固態(tài)電池技術走向成熟，為新能源汽車產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供有力支撐。

電弛GPT-1000S 解決方案

電弛DC GPT-1000S 解決方案，通過特殊設計的GSP采氣裝置，可從軟包電池、方殼電池、圓柱電池直接將電池產氣已入到產氣體積測量裝置。該產氣體積測量裝置采用超微量氣體流量測量技術，可原位、實時、在線、連續(xù)地監(jiān)測電池的產氣行為，包括產氣量和產氣速率等參數。

其原理是為由于氣體進入特定的介質中，介質分子與氣體分子之間的相互作用破壞了介質表面的力平衡，使介質表面張力減少，從而在介質中形成微小氣泡。由于該介質具有惰性與電池內產生的氣體不發(fā)生反應，其形成的氣泡可等同于電池產氣體積。然后通過光學，超聲波，電磁等傳感器測量氣泡，即可得到產氣量。

相較于傳統(tǒng)的Jeff Dahn法（基于阿基米德浮力原理）、理想氣體狀態(tài)方程計算法等方法，本設備可直接測量微量產氣的體積數據（μL），無需數據轉換或換算，數據直接、結果精準、重復性高。且測量后的氣體尾氣可直接進行收集或直接串聯GC、GC-MS、DEMS等多種氣體成分分析設備，實現產氣體積測量和成分分析聯動測試，為材料研發(fā)和鋰電池電芯產氣機理的分析研究提供了真實可靠的數據支持。

（計量認證與方法驗證）

（定制集成化系統(tǒng)多因子耦合測量方案）