气相色谱质谱联用仪在锂离子电池气体形成机理研究.pdf

电子质量(2015第08期)
气相色谱质谱联用仪在锂离子电池气体形成机理研究
气相色谐质谐联用仪在锂离子电池气体形成机理研究
Research of
Gas Chromatography
Mass Spectrometry on Gas Formation Mechanism of Lithi-
um-ion Battery
庄宗标,林吾焱,张朋军(中山天贸电池有限公司,广东中
山l528467)
Zhuang Zong-biao, Lin Wu-yan, Zhang Peng-jun (Zhongshan Tian
Mao Battery limited Company, Guangdong Zhongshan 528467)
摘要:利用气相色谱质谱联用仪(GC-MS)测定电池在化成、短路、热冲击、高温储存和过充电条件下,产
生的气体成分与含量。研究发现在各条件下电池的气体组分基本相同,主要气体为CO2、CH4、C2H,、ClH
和H0,并且,在高温储存过程中,发现了新的气体成分CHF和 CH-CH-F。电池在过充过程中正极材料
发生分解,导致产生的气体中CO2含量高达27.72%。
关键词:CC-MS;锂电池;气体
中图分类号:TM912
文献标识码:B
文章编号:1003-0107(2015)08-0008-06
Abstract: Gas composition and content of battery under conditions of formation process, short circuit, thermal
shock, high temperature storage and over-charging were determined using gas chromatography mass
pectrometry(gc-ms) Results showed that under different conditions, gas composition and content were al-
most the same, and the main gas were CO, CH.. H and H O New gas compositions, CH,F and CH
CH F, were found in the process of high temperature storage. In the process of over-charging, the cathode
material decomposed, resulting in the CO content up to 27.72%
Key words: GC-MS; lithium battery: gas
CLC number: TM912
Document code: B
Article D:1003-0107(2015)08-0008-06
0引言
性能测试过程中发生气鼓的锂离子电池为研究对象,对
锂离子电池在消费电子领域得到大规模的应用,但电池中产生的气体进行成分分析。(1)化成过程主要是锂
是近年来不断发生的锂电池自燃与爆炸事故,使得锂电离子电池SEI膜的成膜过程,具体过程在这里不再详细
池安全问题得到越来越广泛的关注。其中,锂电池在使说明。(2短路:按照0.2C充电电流,电池恒流恒压充满
用过程中,电池材料之间相互作用,产生的气体,直接导电,在防爆箱内用电阻80+20m2的导线,将电池正极
致电池内部压力的升高,从而造成巨大的安全隐患。因
和负极短接。(3高温储存:按照0.2C充电电流,电池恒
此研究电池内部气体的组成及其含量,对于优化设计更流恒压充满电,将电池放入70℃烤箱中備存24。(4热
加安全的锂离子电池,具有重要的现实指导意义。本文冲击:按照0.2C充电电流,电池恒流恒压充满电,将电
日本岛津气相色谱质谱联用仪对成品锂离子电池在不池用绝缘线悬挂在烤箱内,以5℃min的速率上升到
同使用状况下产生的气体成分做了相关测试与分析,旨130℃,保持30min(5过充:以3C恒流充电至4.8V,转
在为分析气体来源机理,降低锂电池在使用过程中产气为恒压充电,总的充电时间为7h。
量,提供基础依据。
1.2GC-MS测试原理
GC.气相色谱原理如图2所示,在气相色谱柱中,利
1实验设计及方法
用色谱柱对样品中不同组分的吸附或者溶解能力不同,
1.1样品的准备
使得不同组分在惰性气流的流动中出现速度差。吸附力
实验样品的准备如图1所示,选择本公司在不同的
较小的组分在色谱中滞留的时间较短,能够较快地从色
作者简介:庄宗标(1983-,男,锂离子电池研发工程师,本科,主要从事锂离子电池开发设计及安全性能研究。