電池熱失控過程中會產生多種氣體，其成分復雜且具有危險性，分析這些氣體需要采用多種技術手段，以下為具體說明：
 

　　一、電池熱失控過程中產生的氣體
 

　　易燃易爆氣體
 

　　氫氣(H?)：主要由粘結劑(如PVDF、CMC)在負極發(fā)生還原分解反應產生，是熱失控中常見的可燃氣體之一，爆炸極限范圍寬(4%-75%)，存在較大安全隱患。
 

　　一氧化碳(CO)：在熱失控初期含量較高，由電解液分解、電極反應等過程產生，能與人體血紅蛋白結合，造成缺氧窒息，屬于有毒氣體。
 

　　甲烷(CH?)、乙烯(C?H?)、乙烷(C?H?)、丙烯(C?H?)等烴類氣體：這些氣體具有可燃性，其產生與電解液分解、SEI膜分解以及電極材料的反應有關。
 

　　毒性氣體
 

　　氟化氫(HF)：鋰離子電池電解質中廣泛使用LiPF?和PVDF黏結劑，熱失控時LiPF?和溶劑在高溫下分解會產生HF，HF具有強烈的腐蝕性，進入人體內會破壞生理平衡。
 

　　五氟化磷(POF?)：也是電解液分解的產物之一，具有毒性，對環(huán)境和人體健康有危害。
 

　　其他氣體
 

　　二氧化碳(CO?)：在熱失控過程中大量產生，一方面來自電解液中LiPF?和溶劑在高溫下分解，另一方面正極分解釋放的O?與空氣中的O?會與電解液發(fā)生反應生成CO?，此外，少量CO?在滿電態(tài)的負極表面發(fā)生還原也會生成CO。
 

　　氧氣(O?)：正極材料在熱失控過程中會發(fā)生分解，釋放出O?，O?會加劇燃燒反應，使熱失控過程更加劇烈。
 

　　二、電池熱失控產氣分析方法
 

　　氣體采樣與分析技術
 

　　氣相色譜-質譜聯(lián)用(GC-MS)：高靈敏度分析技術，可檢測和定量復雜氣體混合物中的多種成分。將熱失控產生的氣體樣品收集后，使用GC-MS進行分析，能得到詳細的氣體成分和濃度信息。
 

　　傅里葉變換紅外光譜(FTIR)：非接觸式測量技術，通過分析電池熱失控過程中釋放的氣體紅外光譜特征，可識別和量化不同的氣體成分，具有較高的測量精度。
 

　　拉曼光譜技術：可采用單一頻率對混合氣體進行非接觸、無損的原位檢測，能實時測量電池熱失控過程中釋放的特征氣體的組分及體積分數變化。
 

　　原位在線監(jiān)測技術
 

　　氣體原位在線分析：在電池發(fā)生熱失控的同時，對氣體進行測量分析，能夠實時反映電池熱失控時內部的化學反應狀態(tài)，更準確地掌握電池熱失控各個階段的化學反應過程。例如，將GC/MS與熱重分析聯(lián)用，通過原位分析，模擬電池電解質熱失控反應產生的氣體成分，研究電池熱失控各階段的化學反應機理。
 

　　傳感器監(jiān)測法：利用特定的氣體傳感器來檢測電池熱失控過程中釋放的特定氣體，如電化學傳感器、紅外傳感器、半導體傳感器等。通過將傳感器安裝在電池模組的合適位置，可以實時監(jiān)測氣體的濃度變化，實現對儲能鋰電池極早期火災的報警預測。
 

　　氣體產氣量計算方法
 

　　基于理想氣體狀態(tài)方程：在密閉空間內進行熱失控測試，產氣量可基于理想氣體狀態(tài)方程PV=nRT計算，通過測量反應前后的氣體溫度、壓力、體積等參數，計算熱失控產生的氣體量。但熱失控過程中氣體會存在較大的溫度梯度，導致計算的產氣量結果存在偏差。
 

　　基于氮氣濃度變化計算：測量熱失控前后氮氣(N?)濃度變化來計算熱失控的產氣量。N?在空氣中含量穩(wěn)定且通常被認為是惰性氣體，在鋰離子電池熱失控中不會發(fā)生反應，通過對比熱失控前后N?的濃度變化，可得到鋰離子電池熱失控產生氣體的數量。