锂离子电池使用的新型气体监测器

在最近发表的一篇文章中能源化学杂志，研究人员讨论了在快速的Operando气体监测仪中，用于商业大小的锂离子电池中的电极材料的关系以及与电极材料的关系。亚博网站下载

学习：商业大小的锂离子电池的快速操作媒体监测器：气体演化和与电极材料的关系亚博网站下载。图片来源：微笑战斗/Shutterstock.com

背景

由于它们具有良好的骑自行车能力，高能量密度，生态友好性，高操作电压和低自我电荷，因此已知锂离子电池（LIBS）是重要的储能技术，并且已在电动汽车，便携式汽车中广泛使用电子设备和能量存储系统。

基于LinixMNYCO1XYO2（N亚博网站下载MC）的阳性电极材料适用于获得高能量密度的LIB。但是，由于结构和化学不稳定性，它们容易降解。已经发表了许多关于气体演化机制的全面和广泛​​的检查。

在电池的构造，第一个周期和热失控阶段研究了大多数气体，该阶段基于严酷的条件，例如高于90°C的高温和/或过度充电。然而，尽管了解电池故障或热失控之前的早期阶段至关重要，但在正常操作环境下，实际尺寸的LIB内部气体的演变尚未得到彻底描述。

关于研究

在这项研究中，作者讨论了一种新型方法，用于快速操作监测气体演化，以应对将各种气体传感器植入商业电池的挑战，该挑战涉及将非分散红外红外的多气管传感器放入密封的储罐中，在该罐中一个开放端的商用电池可以安装以进行操作。

研究人员提出了一种新的方法，用于连续监测实际商业液体的内部气体。在密封罐中使用了各种非分散红外（NDIR）气体传感器来测量CH的浓度₄，co₂，c₂H₄在典型设计中电池操作过程中。

基于非分散红外（NDIR）的特征，这项技术使实际商用电池的操作量快速监测，无论它们是袋，圆柱形还是棱镜细胞。此外，该方法用于捕获CO的定量消费₂在整个真正电池的放电过程中，以及CO之间的相互作用₂和李₂co₃。

该团队开发了一个模型，用于分离电压和温度对氧气发育的影响。电压在CO中的作用₂评估了进化。此外，CH的进化行为₄，co₂，c₂H₄量化了，工作温度变化对CH之间的联系的影响₄和c₂H₄被说明了。CO的浓度和速率₂电解质中的演化也在电解质边缘附近建模（点V）。

观察

CO的浓度₂与电压和温度密切相关，但CH₄和c₂H₄浓度纯粹依赖于温度。CO的浓度₂较大，当温度升高到40°C时，演变速率更快，并且将上截止电压升至4.5V。在第二次放电过程中，C₂H₄被消耗，浓度下降到6500 ppm以下。C的浓度₂H₄在18000 ppm处保持稳定，直到固体解释物相（SEI）稳定，但CH₄增加到60400 ppm。当截止电压增加到4.5 V时，O₂显示出类似的扩散行为。低于4.5和4.6 V，CO的速率₂进化发生了很大变化，该值接近2 mol m^-3s^-1。

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在0.1 s时，O的速率₂创建约为-0.359 mol m^-3，而CO的比率₂发电约为-182.713 mol m^-3。公司₂浓度和发电率分别在1.25和2.75秒发生。李的存在₂co₃在1S光谱中的55.2 eV附近的峰值表示。在C 1S光谱中，据报道约有290 eV的突出峰为li₂co₃。O 1S光谱中的531.8和532.9 eV之间的峰分配给Li的C = O₂co₃和C – O。

co₂被链接到o₂从lini创建_0.5Mn_0.3co_0.2o₂正电极作为典型的痕量气体，该气体表示稳定CO₂释放低于4.5 V的阈值电压。在放电过程中，在不同的温度和截止电压下，较高的LI₂co₃在石墨阴性电极的表面上看到。

结论

总之，这项研究阐明了一种基于多个NDIR气体传感器的使用，可以用来实时监测商业LIB的内部气体浓度，而不会影响电池的性能。发现温度对O₂扩散或CO₂专注。另一方面，高压在电极 - 电解质界面上加速了电化学反应速率，导致CO的上升₂专注。

作者提到，可能会利用这种方法来了解电池中的内部气体演化，并有助于理解天然气革命机制。他们认为，拟议的操作技术有望为更好地理解与商业LIB中正极和负电极之间气体演化相关的副反应的相互作用提供基础。

资源

Zhang，J.，Zhang，X.，BI，S。，用于商用实数锂离子电池的快速操作燃气监测器：气体演化和与电极材料的关系。亚博网站下载能源化学杂志（2022）。https://www.亚博老虎机网登录sciendirect.com/science/article/abs/pii/s2095495622002005

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