杭州博测材料科技有限公司2026-05-15
DEMS分析电解液分解和副反应产气的**思路是实时、在线地捕捉电化学过程中微量气体的生成与消耗动态,并将其与电化学信号精确关联。
基本工作方式
DEMS系统通常由一个特制的原位电化学池、载气吹扫系统和质谱仪组成。电解液置于池中,工作电极发生反应时,若电解液分解或副反应产气,生成的气体会从液相逸出。池体顶部持续通入惰性载气(如高纯氩气),将气相产物实时吹扫至质谱仪。质谱仪通过检测各气体的特征质荷比(m/z),实现对O₂(m/z=32)、CO₂(m/z=44)、H₂(m/z=2)、C₂H₄(m/z=28)等产物的定性识别。
如何分析电解液分解
电解液分解通常发生在异常电位窗口或电极材料催化作用下。DEMS通过将气体释放曲线与电化学曲线同步叠加来定位分解事件。例如,在锂离子电池充电过程中,若电位超过电解液稳定窗口,质谱检测到CO₂信号突然增强,即可判定此时碳酸酯类溶剂发生了氧化分解。关键在于DEMS的响应与电流/电位变化是毫秒级同步的,能精确对应到具体的电化学阶段,而不是事后推测。
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区分主反应与副反应 这是DEMS的**优势。主反应产气通常具有明确的电位依赖性和化学计量比,而副反应产气往往表现为非化学计量比的微量释放或在不该产气的电位区间出现信号。例如,正极材料在首圈充电时,若检测到O₂释放,结合XRD可判断是晶格氧逸出(材料结构副反应),而非正常的锂离子脱嵌。通过对比多圈循环中产气量的衰减规律,也能判断产气源于不可逆的电解液消耗(副反应)还是可逆的主反应。 定量与半定量分析 通过标准气体校准,DEMS可将质谱信号强度转化为气体摩尔量或体积,进而计算库仑效率的偏离值。若产气对应的电荷量远小于理论主反应电荷量,说明存在***的副反应消耗电流。此外,不同气体产物的比例也蕴含机理信息:CO₂占主导通常指向碳酸酯溶剂的氧化分解;H₂出现则暗示痕量水或溶剂在负极的还原;HF相关信号可能反映LiPF₆水解。
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