從鋰電池溢出氣體到微反裝置,定性定量檢測系統的氣體組分含量,以及系統總的氣體體積,在很多時候都是一件很難實現的任務:取樣困難,取樣時取樣量占總體積的比列無從得知,這樣即便對所取的氣體進行了嚴格的定量測定,最終也無法和整個系統的氣體總量關聯起來。這個時候,一套真空進樣系統就可以在這些場合大顯身手了。在專業的氣體分析色譜儀和氣質聯用儀的基礎上,增加一套全自動控制的真空進樣系統,就可以實時測定鋰電池溢出氣體或者微反裝置氣體的含量,而且可以根據真空度的變化計算出系統的總體積以及標準的取樣體積,從而可以進一步計算出電池溢出氣體的總體積,微反裝置生成的或消耗的氣體的總量,進而可以通過這些測量值判斷電池的質量,微反裝置的效率。本實驗采用的氣體分析儀,氣質聯用儀,真空進樣系統,是一套能定性定量測定電池溢出氣,微反裝置中的氫氣、氧氣、氮氣、甲烷、一氧化碳、二氧化碳、硫化氫、COS 、NO、NO2、N2 O、碳二等輕質雜質氣體、總的氣體體積以及用氣質聯用儀測定氣體中其它揮發性組分。

輕質氣分析儀包含兩個分析通道:氣質聯用儀可以定性定量分析氣體中其它氣體,流程圖● ● ● 通道1使用氮氣作為載氣來全量程分析氫氣、氦氣 通道2用于分析氣體中的氧氣、氮氣、甲烷、一氧化碳、二氧化碳、 碳二,硫化氫、COS、NO、NO2、N 2 O等輕質雜質氣體分析流程圖:


根據范德華氣體方程,可以通過開關電磁閥,用一個已知體積的不銹鋼罐,分別測定連接在體系里面的部件的壓力變化,從而計算出管路和接頭的總體積,電池或微反裝置的總體積。需要注意的是,在測定柔性電池鼓泡氣的時候,需要在測定前固化柔性部分,以免測定過程中其體積發生變化。
實驗部分實驗儀器設備 氣相色譜儀:珀金埃爾默公司Clarus 690,含Arnel 4017氣專用分析模塊氣質聯用儀:珀金埃爾默公司Clarus SQ8T真空進樣裝置:VSS-01(非標定制)測定氣色譜條件柱溫:60℃恒溫,保持12分鐘載氣:20ml/min,反吹氣:20ml/min,通道一可選氮氣或氬氣做載氣,通道二可選氫氣或氦氣做載氣檢測器:TCD,溫度100℃,橋流120mA。真空進樣裝置條件抽真空時間:1-5分鐘,進樣前平衡時間:20秒,載氣吹掃時間:1分鐘,吹掃次數:1-3次體積校準罐體積:可選和被測體系體積相當的不銹鋼罐


實驗結果與討論 珀金埃爾默企業管理(上海)有限公司 通過這套氣相色譜,質譜,真空進樣裝置,可以很準確的定性定量測定鋰電池溢出氣體,微反裝置中氣體的含量以及總體積,而且可以連續實時檢測,從而實現監控系統實時狀態的變化。在實驗過程中,色譜進樣部分,真空進樣裝置,電池或微反裝置的溫度可能會存在差異,此時需要在范德華氣體方程中考慮到溫度變化的影響。
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