鋰離子電池在過充時，過多的鋰離子從正極材料中脫出，電池的電壓和溫度快速升高，釋放出大量的氧氣和熱，當達到一定電位時，電解液就會發(fā)生氧化分解，發(fā)生劇烈的化學反應，產(chǎn)生大量的熱量，進而有可能發(fā)生危險。電解液中的防過充添加劑的加入，能在電池內(nèi)部提早預警過充行為，防止活性材料的失效，其中聯(lián)苯（BP）作為一種電聚合類型的防過充添加劑，可在電池充電到4.5V以上時，在正極表面形成一層聚合物膜，產(chǎn)生大量氣體，增加電池內(nèi)阻，起到提前預警電池過充的功能。北京普瑞分析儀器采用氣相色譜儀，對添加不同含量BP的電解液體系的NCM523/石墨電芯（理論容量1000mAh）進行原位過充體積測試，對比分析電芯產(chǎn)氣行為，利用氣相色譜（GC）分析BP的加入對產(chǎn)氣成分的影響。

儀器類型：普瑞GC-9280型氣相色譜儀

對過充后的電芯在手套箱中取出1mL的氣體，分別使用TCD和FID兩種檢測器對不同類型的氣體濃度進行測試，可測氣體類型如下所示：

 


電芯產(chǎn)氣成分分析

對過充產(chǎn)氣實驗后的電芯，取出1mL的氣體，采用氣相色譜進行定性分析，發(fā)現(xiàn)隨著BP濃度的增加，電芯氣體中甲烷CH4的濃度逐漸減小，而氫氣H2的濃度逐漸增大，其他成分如氧氣O2，乙烯C2H4，一氧化碳CO等沒有明顯的變化趨勢。進一步結合BP的反應機理分析，聯(lián)苯（BP）作為一種電聚合類型的防過充添加劑，可在電池充電到4.5V以上時，單體分子在電解液中氧化為自由基離子，這些自由基離子在電解液中偶合成聚合物，并沉積在正極以及靠近正極的隔膜表面，從而將電極隔離，增大電池內(nèi)阻，同時會伴隨有大量氫氣的釋放，導致電芯脹氣，起到提前預警電池過充的功能。

總結

利用氣相色譜儀，對防過充添加劑BP的產(chǎn)氣行為進行了定性定量分析，不但提供了BP不同含量下的電解液產(chǎn)氣電位, 而且證明了該添加劑的作用是在過充過程中生成大量的氫氣使電芯提前脹氣，從而可實現(xiàn)提前預警電芯過充的功能。