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  锂离子电池在循环和存储过程中会产气，造成电池体积膨胀、极片/隔膜错位以及电池极化增加，甚至发生析锂，导致电芯跳水和引发安全事故。

  锂离子电池产气的气体种类复杂，产气来源涉及正极氧化产气、负极还原产气以及正负极间的串扰产气。如下图所示为电解液中主要溶剂的产气情况，正极氧化产气主要为CO和CO2，负极还原产气主要为CO、烷烃和烯烃，正负极同时参与产生氢气。

    根据气体种类详细阐述各类气体的产生机制如下：

     一、氢气：主要来源于电池中水、电解液及粘结剂的分解

（1）电池中存在的痕量水达到分解电势时，水分子在负极还原产生H2和OH-。

（2）电解液中的溶剂在正极表面氧化失去电子转化为质子化的溶剂R-H+，随后扩散至负极表面被还原，产生H2。此过程需要正负极共同作用。

（3）负极中PVDF分解产生氢气。

                二、氧气：主要来源于正极材料相变释氧和表面残余Li2CO3的分解

（1）三元材料发生层状-尖晶石-岩盐相转变时释氧，富锂锰基材料的氧参与氧化还原释氧。相变过程中晶格氧从正极脱出，其具体存在形式主要有氧自由基(·O或⋅O2−)和单线态氧(1O2)两种学说模型。单线态氧1O2处于激发态，分子能量较高，其在电解液中有4种路径释放能量：①以电子振动耦合的形式将能量转移至溶剂分子转化为三线态氧(3O2)，即空气中O2的存在形式；②与电解液中溶剂分子发生化学反应生成氧化物；③以磷光发射的形式转化为3O2，释放出波长为1270nm的光；④两分子的1O2碰撞生成3O2，并释放出波长为633nm的光。4种方式中路径①占主导地位，这也是电池中O2的主要来源，其反应速率主要由溶剂的分子振动性能和介电常数决定。其次为路径②，此过程中伴随着其他气体的产生，只有少部分的1O2通过路径③、④转化为3O2。

（2）正极表面的Li2CO3在电池充电过程中分解产生O2，2Li2CO3 - 4e- ——> 4Li+ + 2CO2 + O2。

  三、烯烃：主要为C2H4，来源于环状碳酸酯EC的还原分解，且伴随着SEI的形成与修复

（1）C2H4：来源于EC的单电子还原，生成LEDC和C2H4。2EC + 2e- + 2Li+ ——> LEDC + C2H4。

（2）C3H6：来源于PC的单电子还原，生成LEDC和C3H6。2PC + 2e- + 2Li+ ——> LEDC + C3H6。

 四、烷烃：主要为CH4和C2H6，来源于线性碳酸酯的还原分解

（1）CH4：主要来源于含有甲基的线性碳酸酯，如DMC、EMC。还有可能来源于环状碳酸酯EC，2EC + 2e- + Li+ + H+ ——> LEMC + 2CO + CH4。

（2）C2H6：DEC发生单电子还原并与质子结合生成C2H6。

   五、二氧化碳：来源于导电炭黑的氧化以及正极表面残余Li2CO3和碳酸酯溶剂的分解

（1）导电炭黑的氧化产物是CO和CO2的混合气体，其中CO2含量大约是CO的6倍。当电池处于60 ℃以及5.0 V的上限电压下，约有质量分数15%的导电炭黑会被氧化，而当有水存在时，氧化进一步加剧。

（2）正极表面残余的LiOH碱性较强容易造成电解液分解产生CO2，Li2CO3则会在正极表面发生电化学氧化生成 1O2和CO2或与电解液中的HF反应生成LiF和CO2。

（3）溶剂的氧化分解是电池中CO2的最主要来源，溶剂直接在正极表面失去电子生成CO2被称为电化学氧化，被1O2氧化生成CO2则称为化学氧化。更多证据表明电解液的氧化分解方式主要为化学氧化，因为 CO2和 CO 气体的产生总是伴随着1O2和 O2的出现，而且电解液中溶剂氧化产生 CO2由电池 SOC决定而非正极电势。

   六、一氧化碳：当作为氧化产物时，CO一般为CO2的伴随产物。当作为还原产物时，一般为烯烃的伴随产物。此外，CO也可能是CO2在锂化石墨负极的转化产物

（1）CO2的伴随产物：导电炭黑以及电解液中溶剂分子被氧化生成CO2时往往伴随着CO，而且CO的量远低于CO2。

（2）EC还原分解：如下图所示，EC还原的路径1~3产生的气体均为CO。

（3）CO2在负极的转换：CO2在锂化石墨负极表面会生成Li2C2O4和CO，2CO2 + 2Li+ + 2e- ——> Li2C2O4，2CO2 + 2Li ——> Li2CO3 + CO。

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