锂电池受制于全球锂矿资源开采量和生产成本影响，在商用进程中面临着诸多挑战，而钠离子电池凭借安全、成本及低温优势备受热捧，钠离子电池可以兼容现有的锂电池生产线，因此人们对于钠离子电池寄予厚望，针对钠离子电池的技术研究方兴未艾。

然而钠离子电池在长循环过程易引发电解液氧化分解，从而导致电芯产气问题。探索钠离子电池产气机理及原位产气量测定，对于钠离子电池大规模商用具有重要意义。

1、钠离子电池技术研究

钠离子电池的工作原理与锂电池相似，都是通过离子在正负极之间迁移实现充放电的过程。业内对于钠离子电池产气研究主要集中正极材料、负极材料和电解液方面。

当前，钠离子电池的正极材料有“过渡金属氧化物”、“聚阴离子”和“普鲁士蓝/白”3种技术路线，其中层状氧化物（属于过渡金属氧化物的一种）技术路线优势在于工艺简单、比容量高、电压平台高、储钠效果好。

难点在于层状氧化物材料循环稳定性不佳、充放电过程体积变化较大，容易电芯产气。

由于钠离子电池层状氧化物残碱高、稳定性欠缺，限制了软包钠离子电池的应用[1]。也就是说，“层状氧化物”技术路线如果在电芯产气方面实现技术突破，这对于钠离子电池大规模商业应用有很大的助力。

2、电芯产气监测手段

现有的电芯产气监测手段多采用“阿基米德法”，属于“间接法”测量方式。

以苏州某厂商研制的原位体积测量系统为例，该技术方案通过将样品浸入到硅油（密度0.95g/cm²）中，然后控制测试温度，根据阿基米德原理，将浮力数据换算成电芯质量，进而得到产气量体积。这种监测方案存在人为干预、操作复杂、数据失真、人工记录等问题，科研人员难以获得权威可信的电池产气数据。

此外，业内还有一种应用“理想气体方程（PV=nRT）”原理进行电芯产气监测，该技术方案较“阿基米德法”更为复杂。根据密闭容器内的反应气体物质量的差值进行推导，测试装置特殊复杂，且实验过程具有一定的危险性。

3、GPT超微量气体测量

武汉电弛新能源有限公司研制的GPT-1000M原位产气量测定仪，该技术方案优势在于“大道至简”，摒弃现有的“间接法”思路，用“直接法”进行电池产气监测。直接将待测气体引入测试单元，其应用的超微量气体测量技术流量变化分辨率精确1μL的，帮助科研人员直接获得真实可靠的数据结果。

相较基于采⽤传统的阿基⽶德浮⼒法、理想⽓体计算法等⽅法的仪器，GPT-1000M可直接监测⽓体的微量体积变化，结果精准可靠，重复性⾼，尾⽓可直接收集，同时该设备可串联GC-MS、DEMS等多种⽓体成分检测⼿段，为材料研发和锂电池电芯产⽓机理的分析研究提供了真实可靠的数据⽀持。

（GPT-1000M通过国家计量认证）

兼容性是GPT-1000M原位产气测定仪的一大特色，相较于一般锂电池产气测量装置软包或硬壳电池（方形/圆柱电池），GPT-1000M能够兼容监测软包电池、方形电池、硬包电池，“一物多用”的优势，节省了用户的检测成本。

4、结语

从商用化角度而言，钠离子电池也能实现5-10分钟的快充能力。无论是能量密度还是循环寿命，钠离子电池显著好于铅酸电池，在能量密度、循环寿命方面并不逊色锂电池，材料成本比锂电池低得多。通过GPT-1000M原位产气量测定仪，探索钠离子电池电芯产气机制规律，优化钠离子电池材料工艺和电解质结构，对于开发新一代钠离子电池产品具有重要促进作用。

引用资料

1、《凝胶电解质软包钠离子电池的研究》工程科技Ⅰ辑；工程科技Ⅱ辑, 黄华文、范珊珊、赵伟、唐伟超、郭盼龙、邱亚明

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