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鈉離子電池是一種利用鈉離子(Na+)作為電荷載體的可充電電池。與鋰離子電池類似，鈉離子電池也是由正極（層狀過渡金屬氧化物NaxMO2、普魯士白類、聚陰離子化合物(XOm)n-）、負極（無定形硬碳、無定形軟碳、鈉合金、金屬氧化物）、隔膜、電解液（碳酸酯類有機溶劑）、電解質(zhì)（六氟磷酸鈉、高氯酸鈉）、集流體（正負極均為鋁箔）等結(jié)構(gòu)組成。

圖片來源：中科海鈉，中國銀河證券研究院

與鋰相比，鈉的豐度和成本較低，因此鈉電池作為鋰電池的潛在替代品受到了廣泛關(guān)注。同時也面臨著一些挑戰(zhàn)，比如能量密度和功率密度較鋰電池低、與固體電解質(zhì)界面（SEI）和電極材料穩(wěn)定性相關(guān)的問題。

鈉離子電池中氣體的析出機理包括幾個過程。在開路過程中，鈉電極表面的電解質(zhì)發(fā)生自發(fā)還原，從而釋放出氫氣H2、二氧化碳CO2和乙烯C2H4等氣體。

鈉電池的產(chǎn)氣行為較復(fù)雜，受多種因素影響。電解質(zhì)溶劑的選擇，如線性和環(huán)狀結(jié)構(gòu)的碳酸鹽，在產(chǎn)氣中起到了關(guān)鍵作用。

正極和負極之間的串擾也會導(dǎo)致氣體的釋放。例如，H2可能是由電池內(nèi)的水和雜質(zhì)被還原產(chǎn)生的，但可溶物質(zhì)氧化釋放的質(zhì)子也可以被還原為H2。二氧化碳可以有多種來源，包括質(zhì)子對碳酸鹽的化學分解和路易斯堿（如H2O、OH-、CH3ONa）催化開環(huán)的環(huán)狀碳酸鹽。

1、安全性：氣體的釋放會導(dǎo)致電池內(nèi)部壓力的積聚，從而導(dǎo)致泄漏、膨脹甚至破裂。了解電池的產(chǎn)氣行為有助于設(shè)計更安全的電池系統(tǒng)并防止?jié)撛谖ｋU。

2、性能和效率：電池產(chǎn)氣可能與電池內(nèi)部的副反應(yīng)和寄生反應(yīng)有關(guān)，這會降低電池的整體效率和性能。通過研究電池產(chǎn)氣，研究人員可以識別并抑制這些反應(yīng)，從而提高電池性能并延長循環(huán)壽命。

3、電極和電解質(zhì)穩(wěn)定性：氣體的析出通常與電極材料和電解質(zhì)的穩(wěn)定性有關(guān)。通過研究電池產(chǎn)氣，研究人員可以深入了解降解機制，并確定提高電極和電解質(zhì)穩(wěn)定性的策略，從而提高電池的整體耐用性。

電弛原位產(chǎn)氣量測定儀GPT

參考文獻

(1)Unraveling gas evolution in sodium batteries by online electrochemical mass spectrometry. https://doi.org/10.1016/j.ensm.2021.07.005

(2)《鋰離子電池制造工藝原理與應(yīng)用》，楊紹斌