原位体积测试系统

原位体积测试概述

电芯在充放电过程中，电子会由外电路到达负极后再与负极表面的电解液发生氧化还原反应，生成气体。对电芯所生成的气体进行实时采集，能够根据气体生成速率和气体生成总量进行研究分析，推断电芯在充放电过程中的性能测试状况。现有技术一般采用“排水法”来检测电芯产气量，通过采集电芯产气时容器逸出的液体体积和单位时间内的逸出量，从而等量换算电芯产气的总量和产气速率。

然而，由于表面张力的作用，同时也受气候干燥条件和容器壁的粗糙度影响，液体在流动时容易蒸发或者残留在容器壁上，使得液体在容器上的逸出量往往少于实际的气体产出量，使得检测结果不准确，另外，以往的技术方法主要通过单次并多次测量电芯体积来记录数据，而无法实时监控电芯在测试过程中的产气量变化，比如电芯在存储与充放电过程中的产气量变化。

应用案例

1、LFP体系电芯过充产气体积分析

可在充放电过程中实时监控产气体积变化情况，LFP体系电芯在过充实验中，体积随着电池充电过程进行变化，可以看出过充时产气的拐点位置。

2、不同充放电体系膨胀体积变化情况

三款不同体系电芯的体积变化曲线，结合正负极材料脱嵌锂相变分析各体积变化曲线的差异，其中LFP体系电芯在充放电过程中会出现“驼峰”的现象，而LCO和NCM体系则没有该现象，且NCM电芯在充电恒压阶段会出现体积稍微减小的趋势。这些体积变化现象的差异对比，一方面能为锂电研发人员提供一种原位表征电芯体积膨胀性能的方法，另一方面也能为研究特定体系电芯的体积膨胀性能时提供数据机理参考。

3、不同温度下存储产气体积变化

在70℃条件下，NCM电芯总产气量小于0.4mL，体积变化百分比约6%，，而在85℃条件下，大约存储20min后，产气量开始显著增加，存储4h后，单包覆材料的总产气量达到2.4mL，体积变化百分比约46%，体积变化百分比约27%， 采用原位方法连续监控存储产气行为，可获得产气起始点和最大点，有助于研发人员针对性的开展下一步研发工作。