鋰電池受制于全球鋰礦資源開采量和生產成本影響，在商用進程中面臨著諸多挑戰，而鈉離子電池憑借安全、成本及低溫優勢備受熱捧，鈉離子電池可以兼容現有的鋰電池生產線，因此人們對于鈉離子電池寄予厚望，針對鈉離子電池的技術研究方興未艾。

然而鈉離子電池在長循環過程易引發電解液氧化分解，從而導致電芯產氣問題。探索鈉離子電池產氣機理及原位產氣量測定，對于鈉離子電池大規模商用具有重要意義。

1、鈉離子電池技術研究

鈉離子電池的工作原理與鋰電池相似，都是通過離子在正負極之間遷移實現充放電的過程。業內對于鈉離子電池產氣研究主要集中正極材料、負極材料和電解液方面。

當前，鈉離子電池的正極材料有“過渡金屬氧化物”、“聚陰離子”和“普魯士藍/白”3種技術路線，其中層狀氧化物（屬于過渡金屬氧化物的一種）技術路線優勢在于工藝簡單、比容量高、電壓平臺高、儲鈉效果好。

難點在于層狀氧化物材料循環穩定性不佳、充放電過程體積變化較大，容易電芯產氣。

由于鈉離子電池層狀氧化物殘堿高、穩定性欠缺，限制了軟包鈉離子電池的應用[1]。也就是說，“層狀氧化物”技術路線如果在電芯產氣方面實現技術突破，這對于鈉離子電池大規模商業應用有很大的助力。

2、電芯產氣監測手段

現有的電芯產氣監測手段多采用“阿基米德法”，屬于“間接法”測量方式。

以蘇州某廠商研制的原位體積測量系統為例，該技術方案通過將樣品浸入到硅油（密度0.95g/cm2）中，然后控制測試溫度，根據阿基米德原理，將浮力數據換算成電芯質量，進而得到產氣量體積。這種監測方案存在人為干預、操作復雜、數據失真、人工記錄等問題，科研人員難以獲得權威可信的電池產氣數據。

此外，業內還有一種應用“理想氣體方程（PV=nRT）”原理進行電芯產氣監測，該技術方案較“阿基米德法”更為復雜。根據密閉容器內的反應氣體物質量的差值進行推導，測試裝置特殊復雜，且實驗過程具有一定的危險性。

3、GPT超微量氣體測量

武漢電弛新能源有限公司研制的GPT-1000M原位產氣量測定儀，該技術方案優勢在于“大道至簡”，摒棄現有的“間接法”思路，用“直接法”進行電池產氣監測。直接將待測氣體引入測試單元，其應用的超微量氣體測量技術流量變化分辨率精確1μL的，幫助科研人員直接獲得真實可靠的數據結果。

相較基于采?傳統的阿基?德浮?法、理想?體計算法等?法的儀器，GPT-1000M可直接監測?體的微量體積變化，結果精準可靠，重復性?，尾?可直接收集，同時該設備可串聯GC-MS、DEMS等多種?體成分檢測?段，為材料研發和鋰電池電芯產?機理的分析研究提供了真實可靠的數據?持。

（GPT-1000M通過國家計量認證）

兼容性是GPT-1000M原位產氣測定儀的一大特色，相較于一般鋰電池產氣測量裝置軟包或硬殼電池（方形/圓柱電池），GPT-1000M能夠兼容監測軟包電池、方形電池、硬包電池，“一物多用”的優勢，節省了用戶的檢測成本。

4、結語

從商用化角度而言，鈉離子電池也能實現5-10分鐘的快充能力。無論是能量密度還是循環壽命，鈉離子電池顯著好于鉛酸電池，在能量密度、循環壽命方面并不遜色鋰電池，材料成本比鋰電池低得多。通過GPT-1000M原位產氣量測定儀，探索鈉離子電池電芯產氣機制規律，優化鈉離子電池材料工藝和電解質結構，對于開發新一代鈉離子電池產品具有重要促進作用。

引用資料

1、《凝膠電解質軟包鈉離子電池的研究》工程科技Ⅰ輯；工程科技Ⅱ輯, 黃華文、范珊珊、趙偉、唐偉超、郭盼龍、邱亞明