一、作者的研究結果

1）本文作者采用非常簡便的方法，對幾種商業(yè)電動汽車中使用的新出廠和老化后的商業(yè)方形鋰離子電池中游離態(tài)液體電解質的含量進行測定。作者并沒有告訴電池的具體廠家，但作者通過研究認為傳統知名度較高的電池企業(yè)，其生產的電池中游離態(tài)液體電解質更少，而新企業(yè)普遍對電解液的量控制不好。

2）知名電池制造商新出廠的電池中，有些許游離態(tài)電解質，其最大平均含量可達18克（15至20毫升），但是這些電池中游離態(tài)液體電解質的量是可重復的，這表明廠家在制造過程中有意添加了過量的電解質。與之相比，一些技術不太成熟的廠家，其電池中游離態(tài)液體電解質的量甚至可達36克（約35毫升），而且每次實驗重復的結果差異很大。

二、有機電解質對各方面的影響

眾所周知，當前商業(yè)鋰離子電池的液態(tài)電解質是易燃、有毒和/或腐蝕性的，隨著鋰離子電池著火事件的報導越來越多，公眾逐漸意識到電解液的易燃性對生命和環(huán)境帶來的危害。因此，以更安全的方法對鋰離子電池進行操作、儲存、運輸、處理和回收，得到了大量的研究和關注。在特種航天和特種領域，關于液態(tài)電解質與人接觸或者分解產生的毒性，已經被量化研究。據報導（J.Electrochem.Soc.,163,A821（2016）。），在室溫下，即便電解質有一絲泄露，都會形成潛在的有毒氣體。對于某些有毒和高揮發(fā)的電解質成分，例如1,2-二甲氧基乙烷（DME）、2-甲基-四氫呋喃（2-Me-THF）、1,3-二氧戊環(huán)（1,3-DL）和碳酸二乙酯（DEC）等，在室溫下僅僅泄露15mL，足以以形成潛在的有害氣體。

鋰離子電池通常含有大量電解質，其含量高達約16wt%，不同性能和化學性質的電池，其電解液的具體含量也不同，取決于電池的化學性質。在電池正常工作時，大部分電解質保持在負極、正極和隔膜的孔中，僅僅有一小部分電解質未被吸收，在電池內形成游離態(tài)電解質。當電池外殼的完整性受到破壞時，這一小部分的液態(tài)電解質會釋放出來，進而造成電池安全系數降低。雖然在報道中，都表示大尺寸的鋰離子電池中的確有一些游離態(tài)液體電解質，但是據我們所知，還沒有人能夠將這些游離液體電解質進行定量分析。在先前的研究中，作者表明，在大型的方形鋰離子電池（額定容量為40Ah）中，大約含有約19-30g（約20ml-30ml）的游離液體電解質，在某些情況下，其量甚至可以達到約70g（50ml）。在本文中，歐盟科學家NataliaP.Lebede等人詳細研究了液態(tài)電解質在商業(yè)方形電池中的含量，并且對商用方形鋰離子電池中的游離液體電解質量進行更系統的研究，以進一步幫助量化鋰離子電池中與電解質泄漏相關的風險。

三、具體研究過程

3.1方形電池選取

表1：本文采用的不同電池型號和參數。

在本文中，作者采用了來自6個不同生產商、具有不同正極化學性質的市售方形鋰離子電池，其中包括帶金屬或塑料外殼的方形電池和額定容量為38至63Ah的軟包電池（見表一，上圖）。上圖中，a）為1號型電池，b）為2號型電池，c）為3號型電池，d）為4號型電池，e）為5號型電池，f）為6號型電池，g）為7號型電池，h）為老化后的3號型電池。通過表1可以看出，1號型和2號型電池是從供應商處直接采購而來，而3、4、5和6四種類型的電池是從市面上可買到的PHEV和BEV新電池組中提取出來的（以上都是新電池，即沒有多次工作過的電池）。這些電池組已經上市多年，其中3、4和6號型電池，均作為歐洲最暢銷的10款電動汽車車型的動力來源。這些電池來自不同的廠家，有新電池公司，也有成立比較久的公司。也許出于隱私考慮，作者在文中并未明確指出這些都是哪家的電池。

除了購買新電池外，作者還從荷蘭一家私營系列生產的PHEV公司里，購買了多次循環(huán)后的電池（以下稱為老電池），并進行了調查。下圖為電池包的所在位置，其中a）為3號型電池循環(huán)后的PHEV電池組照片，作者整理了各個模塊，并保留了制造商采用的原始模塊編號；b）為PHEV電池組的示意圖，以及老電池的原始位置，以紫色突出顯示。根據電池管理系統（BMS）得出的數據，本文研究的電池在運行過程中都經歷了相似的溫度變化，剩余容量約為30Ah。

3.2實驗流程

上圖為本文的實驗流程圖，先采用恒流放電，將所有的電池首先放電至制造商規(guī)定的最低工作電壓，然后，利用X射線成像技術對方形電池進行表征，以確定電池內部各種組件（電極、集流體、排氣孔等）的位置和尺寸，從而得到鉆孔的最佳位置，并估算出套管壁的厚度。

作者采用鉆孔機和直徑為3mm的銑刀在氬氣手套箱中，將帶有金屬或塑料外殼的電池鉆開。通常，如上圖a和b所示，在電池底部的一側鉆2個孔，然后通過其中一個孔將電池中的游離液體電解質倒入量瓶中，并使用精度為0.01g的分析天平測量其重量，再利用燒瓶上的刻度（刻度為5ml）來估計電解質的體積。其中圖a）為3號型電池，b）為2號型電池，c）為5號型電池，d）為6號型電池。

大多數的電池都是通過在電池一側鉆許多孔完全打開，或者采用剪鉗將孔間材料折斷（見上圖）。將完全打開的電池中存在的任何游離電解質都倒入燒瓶中，并測量其重量和體積。其中a）為3號型電池，b）為1號型電池，c）為5號型電池，d）為4號型電池。

上圖為電解液的收集方法，首先，從電池的一個角打開，然后將其倒入試劑瓶中。

3.3游離電解質含量測試結果分析

表2不同鋰離子電池中游離態(tài)液體電解質量的測試結果