2026年4月1—2日，第七届宁德国际新能源电池技术与智造工程产业大会在宁德隆重召开，大会汇聚新能源电池领域众多企业、科研机构与行业专家，聚焦电池技术创新、智造升级与安全管控，共话产业高质量发展路径。
全球精密仪器领军企业梅特勒托利多受邀重磅参会，与业内同仁深度交流。公司热分析仪器部产品经理李雄博士发表《电池材料的热安全测试与失效分析》专题演讲，分享DSC、TGA、TMA、DMA四大核心热分析技术及Micro GC/MS 联用产气分析方案，为锂电材料热安全评估、失效研究与全产业链质量管控提供专业支撑。
四款热分析技术
在锂电行业的典型应用
热分析技术是检测锂电材料的物理化学性质随程序升/降温/等温变化而变化的测试技术，核心包括DSC、TGA、TMA、DMA四款以及联用EGA技术。
DSC可测试不同SOC状态下正/负极材料的热安全性、热动力学分析以及比热测试；TGA可测试不同充放状态下正/负极材料和固态电解质的热稳定性，可与红外、质谱、气相色谱/质谱联用做产气的定性定量；TMA可测试隔膜的闭孔温度和收缩率，DMA可用于粘接剂的粘弹性、固态电解质力学性能的评定。
应用解析
电池热失控过程产气分析
电池热失控源于材料分阶段分解：80℃左右SEI膜分解产氢，130~200℃隔膜熔融蓄热，200℃以上电解液分解，300℃左右正极分解放氧并触发热失控。
不同材料在特定条件下的产气组成存在显著差异：电解液分解主要产生二氧化碳、一氧化碳、甲烷及乙烯等气体；正极材料分解会释放氧气等可燃性气体；而负极SEI膜与粘接剂的分解则会产生氢气与二氧化碳。因此产气分析需兼顾精准定性与定量，是锂电安全研究的关键环节。
锂电产气分析方案选型分析
烷烃等气体经电子束轰击后会产生复杂的碎片离子化模式，质谱的方法仅依靠质荷比难以实现准确定性，定量误差显著增大。而Micro GC/MS联用方案通过并联四个不同色谱柱并搭配四个TCD检测器，可对单点温度下的产气实现95%以上的分离效果，且分析效率远高于传统GC。
此外，Micro GCMS可直接对接热重/同步热分析仪的产气出口，也能对接电池包产气发生装置，支持搭配质谱仪进一步开展定性分析，能够灵活适配多种产气分析场景。
Micro GC/MS联用方案原理：Micro GC并联四个不同色谱柱，搭配四个TCD检测器，可对单点温度下的产气实现95%以上的分离效果，单点Micro GC/MS分析仅需要1-3分钟，远快于传统GC的30~40分钟。
可拓展性说明：Micro GC可直接对接热重/同步热分析仪产气出口，也可对接电池包产气发生装置，同时支持搭配质谱进一步做定性分析。
Micro GC/MS联用定量分析逻辑
分离与数据采集 ：将特定温度段分离出的气体送入不同色谱模块，可获取多张TCD谱图与对应质谱图。每1-3分钟即可完成一个温度段的分析，从而全程精准监控产气随温度的变化行为。
uGC并联4个不同的色谱柱和4个TCD检测器
可以分离检测95%的气体
色谱柱短，每个温度点下的气体分析时间仅需2-3min，恒温程序(60-160°C)
C4-C1o的气体产物需与MS检测器联用
1. 特征峰定量：气体产物在TCD检测器中不会被碎片化，会保留完整特征峰，其峰面积对应目标气体在当前温度下的含量。整合所有温度段的峰面积可绘制目标气体的逸出曲线，清晰呈现气体开始释放、峰值及结束的温度区间；对曲线积分可得到半定量结果，搭配标样则能实现绝对量定量。
2. 三元材料产气测试验证：100%SOC的NCM811三元材料在200℃开始释放氧气，持续释放至600℃，整个区间可精准监控氧气释放量，搭配标气可计算出整个热失控过程的绝对产氧量。
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负极粘结剂
SBR/CMC定量分析案例
客户需对未知负极材料中的SBR和CMC两种粘结剂进行绝对量定量，以分析粘结剂对电池容量和循环性能的影响。由于两种粘结剂的分解温度区间重叠，仅凭热重数据无法实现分离定量。
针对这一难题，采用Micro GC/MS联用技术，通过选取SBR的特征分解产物苯乙烯（CMC分解不产生）或CMC的特征分解产物2-丁酮（SBR分解不产生），并构建标准曲线法进行定量。将未知负极材料特征分解气体产物的逸出曲线峰面积积分数据代入标准曲线，即可得到SBR或CMC的绝对含量。该方案经客户验证，定量结果精准度高。
定性分析:uGC/MS寻找特定分解产物以定性
定量分析:关键点在于获取气体产物在不同温度下浓度变化趋势图，积分后绘制标准曲线
热分析技术是评估锂电材料热安全性、稳定性及力学性能的手段之一，Micro GC/MS联用方案可有效解析电池热失控过程中的产气行为，实现单点温度下95%以上的产气分离率，为锂电材料配方优化与安全研究提供可靠技术支撑。梅特勒托利多拥有60年热分析研发生产历史，拥有自行出版热分析专业书籍的能力，提供完整的锂电行业热分析解决方案，特别是Micro GC/MS联用方案。
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梅特勒托利多公司
与全产业链锂电解决方案介绍
梅特勒托利多在中国上海、常州、成都设有制造与研发基地，上海、北京、广州、成都配备 Demo 实验室，持续以精准、智能的检测技术，助力锂电企业提升产品安全性能、降低成本、加速创新迭代。
未来，梅特勒托利多将继续深耕锂电热分析与实验室、生产制造过程质量检测和控制领域，以领先技术与完善方案，推动新能源电池行业向更安全、更高效、更可靠方向发展。
