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鋰離子電池在使用過程中會(huì)產(chǎn)氣，產(chǎn)氣會(huì)影響電池的性能與安全。那么產(chǎn)氣的原因是什么？產(chǎn)生了哪些氣體呢?

一.鋰離子電池產(chǎn)氣的原因如下：

在正常使用過程中:

1.電解液的氧化還原分解

伴隨著正負(fù)極片電壓的變化，電解液傾向于在高度脫鋰的正極/完全鋰化的負(fù)極表面被氧化/還原，導(dǎo)致氣體產(chǎn)生。這是由于Li離子的脫嵌與嵌入，負(fù)極處費(fèi)米能級(jí)高于電解質(zhì)溶液的LUMO能級(jí)，電解質(zhì)溶液將接受來自負(fù)極處電子，引發(fā)還原反應(yīng)。同樣，正極處費(fèi)米能級(jí)低于電解質(zhì)溶液的最高已占據(jù)分子軌道(HOMO)能級(jí)，則電解質(zhì)溶液會(huì)失去電子，觸發(fā)氧化反應(yīng)，而被氧化。具體關(guān)于LUMO與HOMO的介紹請(qǐng)看文章。（鋰電-鋰離子電池中為什么會(huì)生成SEI膜？SEI膜生成的具體步驟是什么？SEI膜是什么樣的結(jié)構(gòu)？）

２.正極材料處的殘留物雜質(zhì)

在材料制備和儲(chǔ)存過程中,會(huì)在正極表面形成的雜質(zhì)(Li2CO3等). 電池在循環(huán)使用過程中, 這些雜質(zhì)會(huì)分解反應(yīng)產(chǎn)生氣體.

3.干燥不足導(dǎo)致的殘留H2O與副反應(yīng)生成的H2O

H2O一方面會(huì)產(chǎn)生H2, 一方面H2O與其反應(yīng)生成的OH-會(huì)促進(jìn)EC的水解產(chǎn)生其他氣體.

4.串?dāng)_反應(yīng)

來自一個(gè)電極的產(chǎn)物（如氣體、分解產(chǎn)物等）可以在另一個(gè)電極吸收或消耗，從而產(chǎn)生更多的物質(zhì)。原則上，產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物和氧化物質(zhì)可以散落在正極表面或溶解在電解質(zhì)中，然而，它們也可以到達(dá)負(fù)極并在那里被還原。例如H2的產(chǎn)生: 電解液氧化物（R-H+），它從正極擴(kuò)散到負(fù)極被還原，以增加H2。

在高溫使用過程中, 除上述4點(diǎn)外, 還包括:

5.SEI膜的分解

在首次化成中形成的SEI膜，在高溫條件下, SEI會(huì)分解產(chǎn)生氣體.

6.正極材料釋放活性氧

脫鋰態(tài)的正極材料在受到高溫作用時(shí)，其晶體結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生一系列的改變，在該過程中會(huì)放熱與釋放一部分的高活性氧，而活性氧會(huì)氧化電解液產(chǎn)生大量的氣體.

二.鋰離子電池會(huì)產(chǎn)生的氣體種類:

從氣體產(chǎn)生的位置來劃分, 包括正極側(cè)與負(fù)極側(cè):

1.正極側(cè)

2.負(fù)極側(cè)

三.鋰離子電池常用電解液會(huì)產(chǎn)生的氣體

1.EC

2.PC

3.DMC

4.DEC

5.EMC

以上內(nèi)容為電池人閱讀文獻(xiàn)后的總結(jié)，為此感謝前輩們的研究，為我們后來者的學(xué)習(xí)提供了便利！

“我相信科學(xué)技術(shù)的難關(guān)都將被一步步攻克，因?yàn)槲覀冋驹诰奕说募绨蛏?，也奮力在成為巨人?！?/span>

參考資料：

[1]Liu, Pei;Yang, Luyi;Xiao, Biwei;Wang, Hongbin;Li, Liewu;Ye, Shenghua;Li, Yongliang;Ren, Xiangzhong;Ouyang, Xiaoping;Hu, Jiangtao;Pan, Feng;Zhang, Qianling;Liu, Jianhong.Revealing Lithium Battery Gas Generation for Safer Practical Applications.[J].Advanced Functional Materials,2022

[2]馬國強(qiáng)博士的報(bào)告