原位體積測試概述

電芯在充放電過程中，電子會由外電路到達負極后再與負極表面的電解液發生氧化還原反應，生成氣體。對電芯所生成的氣體進行實時采集，能夠根據氣體生成速率和氣體生成總量進行研究分析，推斷電芯在充放電過程中的性能測試狀況。現有技術一般采用“排水法”來檢測電芯產氣量，通過采集電芯產氣時容器逸出的液體體積和單位時間內的逸出量，從而等量換算電芯產氣的總量和產氣速率。

然而，由于表面張力的作用，同時也受氣候干燥條件和容器壁的粗糙度影響，液體在流動時容易蒸發或者殘留在容器壁上，使得液體在容器上的逸出量往往少于實際的氣體產出量，使得檢測結果不準確，另外，以往的技術方法主要通過單次并多次測量電芯體積來記錄數據，而無法實時監控電芯在測試過程中的產氣量變化，比如電芯在存儲與充放電過程中的產氣量變化。

應用案例

1、LFP體系電芯過充產氣體積分析

可在充放電過程中實時監控產氣體積變化情況，LFP體系電芯在過充實驗中，體積隨著電池充電過程進行變化，可以看出過充時產氣的拐點位置。

2、不同充放電體系膨脹體積變化情況

三款不同體系電芯的體積變化曲線，結合正負極材料脫嵌鋰相變分析各體積變化曲線的差異，其中LFP體系電芯在充放電過程中會出現“駝峰”的現象，而LCO和NCM體系則沒有該現象，且NCM電芯在充電恒壓階段會出現體積稍微減小的趨勢。這些體積變化現象的差異對比，一方面能為鋰電研發人員提供一種原位表征電芯體積膨脹性能的方法，另一方面也能為研究特定體系電芯的體積膨脹性能時提供數據機理參考。

3、不同溫度下存儲產氣體積變化

在70℃條件下，NCM電芯總產氣量小于0.4mL，體積變化百分比約6%，，而在85℃條件下，大約存儲20min后，產氣量開始顯著增加，存儲4h后，單包覆材料的總產氣量達到2.4mL，體積變化百分比約46%，體積變化百分比約27%， 采用原位方法連續監控存儲產氣行為，可獲得產氣起始點和點，有助于研發人員針對性的開展下一步研發工作。