如何评估正极材料的释氧风险？

　　评估正极材料的释氧风险是保障锂离子电池安全的关键环节。根据当前研究与工业实践，主要通过以下多维度实验方法与表征技术进行系统评估：

　　一、热分析法(核心手段)

　　1. 差示扫描量热法(DSC)

　　原理：测量材料在升温过程中与参比物之间的热流差。

　　应用：

　　将满电态正极材料 + 电解液混合后加热;

　　观察放热峰起始温度( onset temperature)和放热量;

　　放热越早、热量越大，释氧风险越高。

　　典型结果：高镍 NCM811 在 ~200°C 出现剧烈放热，而 LFP 无明显放热。

　　2. 热重分析(TGA)

　　原理：监测材料在程序升温下的质量变化。

　　应用：

　　在惰性(如 Ar)或空气气氛中加热正极材料;

　　质量损失对应氧释放(因 O₂ 脱出);

　　可结合质谱(MS)或红外(FTIR)联用，直接检测释放气体成分(如 O₂、CO₂)。

　　TGA-MS 联用 是目前直接的释氧定量手段。

　　二、原位气体分析技术

　　原位微分电化学质谱(DEMS)

　　在电池充放电过程中实时监测气体生成;

　　可精确识别 O₂、CO₂、H₂ 等气体的产生电位与速率;

　　特别适用于研究高电压充电时的释氧起始点(如 >4.3V vs. Li/Li⁺)。

　　三、结构与形貌表征(辅助判断)

　　1. X射线衍射(XRD)

　　检测释氧后晶体结构是否从层状 → 尖晶石 → 岩盐相转变;

　　岩盐相(如 NiO)形成通常伴随大量释氧。

　　2. X射线光电子能谱(XPS)

　　分析表面元素价态变化(如 Ni⁴⁺ → Ni²⁺)，反映氧损失程度。

　　3. 透射电镜(TEM)

　　观察表面重构层(oxygen-deficient layer)厚度，评估结构稳定性。

　　四、电化学滥用测试(模拟实际风险)

　　过充测试：将电池充电至远高于截止电压(如 5.0V)，观察是否产气、发热;

　　高温存储：在 60–85°C 下存储满电电池，定期检测内压与容量衰减;

　　加速量热仪(ARC)：绝热条件下追踪自加热速率，确定热失控触发温度。

来源：网络