LiFePO_(4)电池阴极板升温过程中逸出气体特征分析

作     者：王荣 马悦 李尧 张玉魁 黄倩 WANG Rong;MA Yue;LI Yao;ZHANG Yukui;HUANG Qian

作者机构：国家能源集团新能源技术研究院有限公司北京102209 发电系统功能材料北京市重点实验室北京102209 中国科学院工程热物理研究所北京100190 

出 版 物：《中国无机分析化学》 (Chinese Journal of Inorganic Analytical Chemistry)

年 卷 期：2024年第14卷第3期

页      面：372-378页

学科分类：07[理学] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 070302[理学-分析化学] 0703[理学-化学] 

基　　金：国家能源集团科技创新项目(GJNY-21-184,GJNY-22-113) 中国神华科技创新项目(SHGF-22-12)。 

主　　题：锂离子电池 气体逸出 逸出机理 热分析 热分析-质谱联用 

摘      要：LiFePO_(4)电池在电动汽车领域具有独特的优势且占有市场持续扩张和稳步增长,电池失效现象的正确理解和失效机理分析对锂离子电池性能的提升和技术改进有着重要作用。其中,电池材料在工作和升温过程中发生产气、热失控等因素为失效现象中最常见的原因,对LiFePO_(4)电池阴极材料在升温过程中的热行为和反应过程所产生的逸出气体种类及动态特征进行了分析。通过采用具有Skimmer采样接口的热分析-质谱联用设备TG-DSC-EI-MS对惰性气氛和氧气气氛下的反应过程热行为和逸出气体进行定性研究。结果揭示,惰性气氛下的分解反应主要集中在435~800℃,其逸出气体以H_(2)、H_(2)O、PF_(5)为主;氧气气氛下的燃烧反应过程分多个阶段,主要集中在四个温度区间:75~200、235~460、465~590、645~745℃,其逸出气体以H_(2)、H_(2)O、C_(x)H_(y)、CO_(2)等组分为主。不同气体组分受温度和气氛影响,其逸出动态特征也不尽相同,其中低温段逸出气体多为电池无机材料的分解和挥发为主,随着温度升高,逸出气体的产生以有机材料的分解和含碳材料的氧化为主,其中含氟气体的逸出行为贯穿整个升温过程中,^(19)F^(+)主要来源于热稳定性较差的LiPF_(6)。该研究结果为LiFePO_(4)电池使用过程中受温度和产气影响机理研究提供了基础信息和方向。