電池評価用ガス分析セル

電池評価用ガス分析セル
リチウムイオン二次電池は、電解液として有機溶媒が使用されているため、充放電過程において種々のガスが発生します。
電池の性能・安全性向上を考える上でガス成分を把握し、発生メカニズムや原因を究明することは極めて重要です。
本セルは、充放電過程において発生するガス成分をオフライン（ガスタイトシリンジでガスをサンプリング）もしくは
オンライン（ガスクロマトグラフに直結して連続的にサンプリング）で測定できるとともに正負極発生ガスを分別して
サンプリング可能な、ガス分離型セルもラインナップしております。
島津製作所にて開発中の「LIB発生ガス自動連続評価システム」と併用することで、全自動化したガス評価システムも
構築することが可能です。
ON-line
ガス混合型
OFF-line
ガス混合型
ON-line
ガス分離型
OFF-line
ガス分離型
ガスクロと直結し正負極混合
されたガスを連続的に測定
ガスタイトシリンジで正負極混合
されたガスを間欠的に測定
ガスクロと直結し正負極分離
されたガスを連続的に測定
ガスタイトシリンジで正負極分離
されたガスを間欠的に測定
測定例1：ON-lineガス混合型セルでの初期充電時の連続測定
初期充電1サイクル目において4.2Vまで充電
を行い、その過程で発生する正負極混合ガス
の連続測定を行った。
電解質：1M LiPF6(EC-DEC 1:1)
正極：コバルト酸リチウム
負極：天然球状グラファイト
Cレート：1/15C(CC充電)
GC測定間隔：30min
島津製作所製
高感度ガスクロマトグラフTracera
＋LIB GAS ANALYZER(開発品）
CO
H2
C2H4
O2
C2H6
CO2
N2
CH4
充電開始
4.2V
ON-lineガス混合型セル模式図
結果：
充電初期において、 H 2 ・ C O・ C H 4 ・
C2H4・C2H6が顕著に確認できた。
満充電(4.2V)になるに従い、各々のガス
は減少した。
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
連続測定を行ったガスクロマトグラム
₍上から充電開始後1,5,10,15,20,25,30回目のデータ）
11.0
min
測定例2：OFF-lineガス分離型セルでの初期充電後のガス分別測定
初期充電1サイクル目において4.2Vまで充電を行い、
正負極それぞれで発生したガスをガスタイトシリンジ
で分取し測定を行った。
OFF-lineガス分離型セル
模式図
電解質：1M LiPF6(EC-DEC 1:1)
正極：コバルト酸リチウム
負極：天然球状グラファイト
Cレート：1/15C(CC充電)
島津製作所製
高感度ガスクロマトグラフTracera
mV
12000
11000
H2
O2
10000
N2
9000
結果：
ガスタイトシリンジの使用により大気成分
(O2・N2)が多く検出されたが、負極側
から、H2・CO・CO2および炭化水素が
多く検出された。
8000
7000
6000
C2H4
5000
4000
CO2
C2H6
3000
CO
2000
正極
CH4
1000
負極
0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
11.0
12.0 min
正極／負極各々のガスクロマトグラム
測定例3：ON-lineガス分離型セルでの初期充電時の連続測定
初期充電1サイクル目において4.2Vまで充電を行い、
正極および負極各々で発生するガスの連続測定を
行った。
V
電解質：1M LiPF6(EC-DEC 1:1)
正極：コバルト酸リチウム
負極：天然球状グラファイト
Cレート：1/15C(CC充電)
GC測定間隔：30min
負極
充電開始
4.2V
正極
C2H4
H2
CO2
CO
0.0
ON-lineガス分離型セル
模式図
2.5
5.0
7.5
C2H6
10.0
CO2
H2
min 0.0
2.5
5.0
7.5
C2H4
結果：
正極での検出ガスは少なく、主に負極か
ら多く検出された。正極／負極において
CO2はほぼ同濃度一定して検出された。
負極では、充電開始直後からH2が検出さ
れ、続いて3.7V付近5回目の測定から、
CO・C2H4・C2H6が検出された。
正極においては、3.8V付近10回目の測定
から、C2H4が検出された。
10.0 min
正極／負極各々連続測定を行ったガスクロマトグラム
₍上から充電開始後1,5,10,15,20,25,30,35回目のデータ）
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