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鋰離子電池在使用過程中會產氣，產氣會影響電池的性能與安全。那么產氣的原因是什么？產生了哪些氣體呢? 一.鋰離子電池產氣的原因如下： 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/完全鋰化的負極表面被氧化/還原，導致氣體產生。這是由于Li離子的脫嵌與嵌入，負極處費米能級高于電解質溶液的LUMO能級，電解質溶液將接受來自負極處電子，引發還原反應。同樣，正極處費米能級低于電解質溶液的最高已占據分子軌道(HOMO)能級，則電解質溶液會失去電子，觸發氧化反應，而被氧化。具體關于LUMO與HOMO的介紹請看文章。（鋰電-鋰離子電池中為什么會生成SEI膜？SEI膜生成的具體步驟是什么？SEI膜是什么樣的結構？） ２.正極材料處的殘留物雜質 在材料制備和儲存過程中,會在正極表面形成的雜質(Li2CO3等). 電池在循環使用過程中, 這些雜質會分解反應產生氣體. 3.干燥不足導致的殘留H2O與副反應生成的H2O H2O一方面會產生H2, 一方面H2O與其反應生成的OH-會促進EC的水解產生其他氣體. 4.串擾反應 來自一個電極的產物（如氣體、分解產物等）可以在另一個電極吸收或消耗，從而產生更多的物質。原則上，產生的氣體產物和氧化物質可以散落在正極表面或溶解在電解質中，然而，它們也可以到達負極并在那里被還原。例如H2的產生: 電解液氧化物（R-H+），它從正極擴散到負極被還原，以增加H2。 在高溫使用過程中, 除上述4點外, 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會分解產生氣體. 6.正極材料釋放活性氧 脫鋰態的正極材料在受到高溫作用時，其晶體結構會發生一系列的改變，在該過程中會放熱與釋放一部分的高活性氧，而活性氧會氧化電解液產生大量的氣體. 二.鋰離子電池會產生的氣體種類: 從氣體產生的位置來劃分, 包括正極側與負極側: 1.正極側  2.負極側  三.鋰離子電池常用電解液會產生的氣體 1.EC  2.PC  3.DMC  4.DEC  5.EMC  以上內容為電池人閱讀文獻后的總結，為此感謝前輩們的研究，為我們后來者的學習提供了便利！ “我相信科學技術的難關都將被一步步攻克，因為我們站在巨人的肩膀上，也奮力在成為巨人。” 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]馬國強博士的報告 |
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