书山有路勤为径；学海无涯苦作舟
基于 Li4Ti5O12材料的电池因为高安全性、快速充电等特性,具有非 常好的影响前景,但是使用 LTO材料的电池也面临着产气较多的问题,关于
LTO材料的产气机理目前有多种观点,其中一种人们认为吸附的水分和电解
液中的路易斯酸导致产气增加。根据这一理论,由水分解产生的 H2将在产
生的气体中占有主导地位。另外一种观点认为 LTO材料的表面会与电解液
发生副反应,从而产生 H2、CO2和 CO等气体,这可以通过在 LTO材料表面
包覆一层碳、AlF3和其他一些材料来抑制副反应的发生。还有之中观点认
为,产气行为主要和 LTO电势有关,因为石墨材料在 1.55V附近也会产生大
量的气体。
实际上,LTO材料的产气行为比较复杂,在实际中我们不仅仅检测到了
H2、CO2、CO,还检测到了 C2H4这些气体,这与负极 SEI膜形成时导致的电
解液分解有关,所以 LTO材料的产气行为是一个复杂的综合过程。上海产
业技术研究院的 Wei Liu等人对 LTO材料的产气行为研究后认为,Ti离子
的电子结构和 SEI膜的形成对于其产气行为具有至关重要的影响。
Wei Liu在研究中使用的软包电池的正极材料为 NMC111,负极为
Li4Ti5O12,下图为 a为不同 SoC状态的电池在 55℃下老化 24小时后电池
的照片,可以看到在 100%SoC下电池产气要明显多于 50%SoC和 0%SoC的状
态的电池,从图 b可以看到,电池在刚刚化成结束时产气非常少,但是在
55℃下老化 24h后,电池产气明显增加。例如 50%SoC的电池在老化前后,
气袋的体积从 4.2ml增加到了 18.7ml,而 100%SoC下,气袋的体积则从
3.9ml增加到了 48.8ml。造成这一现象的原因可能与 Ti离子的电子结构
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