2024年，被譽為固態電池元年。隨著新能源汽車市場的持續擴大，固態電池作為一種具有高能量密度、長壽命、高安全性的新型電池，逐漸成為未來新能源汽車的主流動力電池。然而，在固態電池的研發和產業化過程中，安全性問題始終是關鍵因素之一。電芯原位產氣作為固態電池安全性問題的重要表現，亟待解決。

固態電池安全性問題

1、高溫性能

固態電池在高溫環境下容易出現性能衰退，甚至熱失控。高溫會導致固態電解質和電極材料發生分解、氧化等化學反應，釋放出氣體，從而產生內部壓力。當壓力超過電池殼體的承受能力時，電池可能會發生爆炸。

2、過充與過放

過充和過放是固態電池安全性的重要隱患。在過充過程中，電池內部會產生大量的氣體，導致電池內部壓力升高。而過放會導致電池內部產生鋰枝晶，容易引發內部短路，進一步加劇電池的熱失控風險。

3、內部短路

固態電池在制造和使用過程中，可能會出現內部短路現象。內部短路會導致電池局部熱量積累，進而引發熱失控。此外，內部短路還可能引起電池內部的氣體產生和壓力升高，增加電池爆炸的風險。

電芯原位產氣的原因及解決方法

原位產氣的原因

電芯原位產氣是指在電池充放電過程中，由于電極材料、電解質或其它電池組件的化學反應，導致電池內部產生氣體的現象。原位產氣會降低電池的性能，增加電池內部壓力，甚至引發熱失控。固態電池中原位產氣的主要原因包括：

（1）電極材料的熱分解：在充放電過程中，電極材料可能會發生分解反應，產生氣體。

（2）電解質的熱分解：固態電解質在高溫或高電壓環境下，容易發生分解反應，產生氣體。

（3）電池組件的化學反應：電池內部的其他組件，如隔膜、粘結劑等，也可能會發生化學反應，產生氣體。

（鋰電池的內部產氣原因）

解決方法

為了解決電芯原位產氣問題，可以從以下幾個方面進行優化和改進：

（1）優化電極材料：選擇穩定性好、耐高溫的電極材料，減少電極材料的分解反應。同時，對電極材料進行表面修飾，提高其結構穩定性。

（2）改善電解質：選用具有高離子導率、低界面阻抗的固態電解質，提高電池在高溫或高電壓環境下的穩定性。此外，可以開發新型固態電解質，如聚合物、硫化物等，以提高電解質的化學穩定性。

（3）優化電池結構：設計合理的電池結構，如采用柔性電極、三維導電網絡等，以降低電池內部的應力集中，減少內部短路的風險。

（4）嚴格制造工藝：在電池制造過程中，嚴格控制工藝參數，如溫度、濕度等，以降低電池內部產生氣體的可能性。

2024年是固態電池元年，安全性問題成為關鍵因素。電芯原位產氣作為固態電池安全性問題的重要表現，亟待解決。通過優化電極材料、改善電解質、優化電池結構和嚴格制造工藝等方法，可以有效降低電芯原位產氣的風險。然而，固態電池安全性問題的解決仍需要持續的技術創新和產業化推進。未來，我國應繼續加大研發投入，推動固態電池技術走向成熟，為新能源汽車產業的可持續發展提供有力支撐。

電弛GPT-1000S 解決方案

電弛DC GPT-1000S 解決方案，通過特殊設計的GSP采氣裝置，可從軟包電池、方殼電池、圓柱電池直接將電池產氣已入到產氣體積測量裝置。該產氣體積測量裝置采用超微量氣體流量測量技術，可原位、實時、在線、連續地監測電池的產氣行為，包括產氣量和產氣速率等參數。

其原理是為由于氣體進入特定的介質中，介質分子與氣體分子之間的相互作用破壞了介質表面的力平衡，使介質表面張力減少，從而在介質中形成微小氣泡。由于該介質具有惰性與電池內產生的氣體不發生反應，其形成的氣泡可等同于電池產氣體積。然后通過光學，超聲波，電磁等傳感器測量氣泡，即可得到產氣量。

相較于傳統的Jeff Dahn法（基于阿基米德浮力原理）、理想氣體狀態方程計算法等方法，本設備可直接測量微量產氣的體積數據（μL），無需數據轉換或換算，數據直接、結果精準、重復性高。且測量后的氣體尾氣可直接進行收集或直接串聯GC、GC-MS、DEMS等多種氣體成分分析設備，實現產氣體積測量和成分分析聯動測試，為材料研發和鋰電池電芯產氣機理的分析研究提供了真實可靠的數據支持。

（計量認證與方法驗證）

（定制集成化系統多因子耦合測量方案）