有鋰行天下｜氣相色譜測定鋰離子電池鼓包氣體成分分析

閱讀：94 發(fā)布時(shí)間：2026-3-6

摘要

本文采用氣相色譜TCD和帶甲烷轉(zhuǎn)化爐FID檢測器串接技術(shù)對鋰離子電池中產(chǎn)生的鼓包氣體進(jìn)行檢測，獲得鼓包氣體的主要成分和定量分析。常見鼓包氣成分有H₂，O₂，N₂，CO，CO₂等永久性氣體以及CH₄，C₂H₄，C₂H₆等烷烴類氣體，采用TCD和帶甲烷轉(zhuǎn)化爐FID檢測器串接技術(shù)可以同時(shí)滿足高含量的CO，CO₂分析以及低含量的CO，CO₂，CH₄，C₂H₄，C₂H₆等烷烴分析，該方法CO，CO₂及烷烴類檢出限小于1 ppm，H₂檢出限小于10 ppm，該方法可實(shí)現(xiàn)手動氣密針進(jìn)樣以及氣體閥進(jìn)樣，可以獲得待測鋰離子電池鼓包氣體完整、精準(zhǔn)的分析結(jié)果。

鋰離子電池因其重量輕、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、儲能等產(chǎn)業(yè)。鋰離子電池在循環(huán)使用或儲存中，可能因?yàn)殡娊庖航M分發(fā)生成膜及氧化反應(yīng)、電池過充過放、內(nèi)部微短路等原因導(dǎo)致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)等原因導(dǎo)致電池產(chǎn)氣鼓包，從而帶來極大的安全隱患。因此，了解電池鼓包氣體的組成對于優(yōu)化電解液的組成是至關(guān)重要的。

實(shí)驗(yàn)部分

設(shè)備（如圖1）

氣相色譜儀配置氣密針進(jìn)樣口（PKD）

八通進(jìn)樣反吹閥

六通色譜柱隔離閥

四通檢測器放空與串接閥

TCD檢測器

帶甲烷轉(zhuǎn)化爐FID檢測器

色譜柱信息Column1 PLOT CARBOXEN，Column2 PLOT Molecular Sieve。

圖1.閥示意圖（點(diǎn)擊查看大圖）

儀器參數(shù)

表1列出了本應(yīng)用中鋰離子電池鼓包氣成分分析的氣相色譜儀的方法參數(shù)。

表1.氣相色譜參數(shù)

參考譜圖

（點(diǎn)擊查看大圖）

各組分可測定范圍

表2.可測組分及濃度范圍

（點(diǎn)擊查看大圖）

重現(xiàn)性

表3.n=7次進(jìn)樣的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD%）

（點(diǎn)擊查看大圖）

結(jié)論

鋰離子電池鼓包氣體具有一定安全風(fēng)險(xiǎn)，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。由于鋰離子電池鼓包氣成分相對復(fù)雜，本文利用氣相色譜TCD和FID串接分析技術(shù)，可同時(shí)滿足對實(shí)際鋰離子電池鼓包氣成分高低濃度進(jìn)行了檢測及分析，獲得了很好的靈敏度和穩(wěn)定性。

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