北理工团队受邀发表全电池中的产气路径研究评述文章
近日，北京理工大学黄佳琦教授和闫崇教授团队受邀在《Joule》Preview专栏发表《Decoupling Gas Evolution in Full Batteries with Dual-DEMS》（利用双差分电化学质谱解耦全电池中的产气路径）评述文章，阐释针对双通道微分电化学质谱解耦全电池中的产气路径的研究进展。
电池中的产气行为显著增加了起火及热失控等安全风险。该文评述了近期发表于《自然·化学》（Nature Chemistry）的一项研究，研究团队利用双通道微分电化学质谱（Dual-DEMS）技术，成功识别了磷酸铁锰锂（LFMP）||石墨全电池中特定电极的产气特征，揭示了正极过渡金属溶解是驱动气体产生及性能衰减的核心因素。通过引入保护性正极涂层，可有效抑制产气并提升电池稳定性。
对全电池产气路径解析这一长期挑战，双通道微分电化学质谱技术展示出了简洁而高效的解决方案：利用固体电解质在空间上彻底物理隔离正负两极。这一独创的“双腔DEMS”设计首次实现了对电池正负极产气的同步、独立且精准的定量分析。这一方法论的进步为理解电池在不同荷电状态（SOC）下的电极反应机理提供了全新的视角。通过对比存在与不存在“电极交叉干扰（Cross-talk）”的两种构型，研究人员精准捕捉到了电池内部真实的反应动态及其对长期循环性能的影响。通过在电解液中添加重水（D2O）的同位素标记实验，研究证实全电池中产生的大部分氢气（H2）并非如传统认知般源自电解液中的微量水分。结合TOF-SIMS、ICP-MS及XPS等先进表征技术，研究人员揭示了一条隐藏的反应链：正极过渡金属离子的溶解及其在石墨负极的沉积，是触发负极固体电解质界面（SEI）中 LiH 分解的关键诱因，进而导致剧烈产气与容量骤降。该双通道DEMS技术配合同位素标记手段，能够毫无歧义地鉴定产物、副产物及中间体的来源。这不仅为锂/钠离子电池中的寄生反应提供了深度机理洞察，也为设计更高安全、长寿命的储能体系奠定了坚实的实验基础。
作者简介：
黄佳琦，北京理工大学前沿交叉科学院教授，博士生导师。长期从事高比能、高安全、长寿命的锂硫电池及金属锂电池等新体系电池的基础与应用研究。在Nat Energy, Angew Chem, J Am Chem Soc, Adv Mater等期刊发表研究工作200余篇，其中85篇为ESI高被引论文，H因子120。主持国家杰出青年科学基金，北京市杰出青年科学基金，国家重点研发计划课题等项目。曾获第十七届中国青年科技奖特别奖，中国颗粒学会自然科学一等奖等奖项。入选科睿唯安高被引科学家（2018-2024材料学科，2021-2024年化学学科）。
闫崇，北京理工大学前沿交叉科学院教授，博士生导师，国家高层次青年人才。主要从事高能量密度锂电池快充/快放研究及人工智能析锂检测仪器的开发，在Adv. Mater.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. 等期刊发表SCI论文80余篇，总引用20000余次。申请发明专利30余项，授权14项，实现成果转化多项。主持国家优秀青年科学基金，北京市自然科学基金重点专项。山西省重点研发计划等项目。研究成果荣获教育部自然科学一等奖、第七届中国创新挑战赛优胜奖、全国储能挑战赛技术创新奖等。2021-2025年入选科睿唯安全球高被引科学家。
论文信息：Li-Yun Xing, Chong Yan, Jia-Qi Huang, Decoupling gas evolution in full batteries with dual-DEMS, Joule, 2026, 10, 102383.
评述论文链接
https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(26)00067-X
研究论文链接