Почему набухает литий-титанатная батарея?

Пространственная группа титаната лития (Li4Ti5O12, широко известная как LTO) принадлежит Fd3m. Благодаря уникальному трехмерному каналу диффузии ионов лития он обладает превосходными энергетическими характеристиками и высокими температурными характеристиками. В то же время кристаллическая структура титаната лития может поддерживать высокую стабильность изменения объема менее 1% в цикле деинтеркаляции иона лития, что закладывает основу для того, чтобы титанат лития стал важным материалом отрицательного электрода.

Что еще более важно, он устраняет угрозу безопасности батареи и называется самым безопасным анодным материалом литиевой батареи. Физическая структура титаната лития подходит в качестве материала отрицательного электрода для литиевых батарей, так каковы его электрохимические свойства? По сравнению с углеродным анодным материалом титанат лития имеет более высокий потенциал 1,55 Vvs Li + / Li, теоретическую емкость 175 мАч / G, напряжение холостого хода 2,4 В и более низкую плотность энергии и платформу напряжения.

Литий-титанатная батарея обладает такими преимуществами, как высокая безопасность, высокая скорость зарядки, длительный срок службы и т. Д. Однако, когда титанат лития используется в качестве отрицательного электрода, батарея имеет серьезное газообразование во время цикла зарядки и разрядки и более серьезное при высокие температуры. Хотя исследования метеоризма литий-титанатной батареи никогда не прекращались, включая модификацию углеродного покрытия, гибридизацию, нанокристаллизацию и т. Д., Проблема метеоризма полностью не решена, что препятствует продвижению на рынок титанатных литиевых батарей.

Механизм расширения литий-титанатной батареи

Академическое сообщество считает, что сплющивание лития в батареях из титаната лития / NCM более серьезно, чем у графита / NCM. Титанат лития не может образовывать пленку SEI на поверхности системы графитовых отрицательных электродов, препятствуя его реакции с электролитом. Во время процесса зарядки и разрядки электролит всегда находится в прямом контакте с поверхностью Li4Ti5O12, что вызывает постоянное восстановление и разложение электролита на поверхности материала Li4Ti5O12, что может быть основной причиной метеоризма Li4Ti5O12 аккумулятора.

Основными компонентами газа являются H2, CO2, CO, CH4, C2H6, C2H4, C3H8 и т.п. Когда титанат лития отдельно погружается в электролит, образуется только CO2. После того, как материал NCM подготовлен в батарею, генерируемый газ включает H2, CO2, CO и небольшое количество газообразных углеводородов, а после преобразования в батарею он находится только в циркуляции. Во время заряда и разряда образуется H2, при этом содержание H2 превышает 50%. Это указывает на то, что во время зарядки и разрядки будут выделяться газы H2 и CO.

PF5 - сильная кислота, которая легко вызывает разложение карбонатов, и количество PF5 увеличивается с повышением температуры. PF5 помогает электролиту разлагаться с образованием газов CO2, CO и CxHy. Согласно соответствующим исследованиям, производство H2 происходит из следовых количеств воды в электролите, но содержание воды в электролите обычно составляет около 20 × 10–6, что очень мало способствует образованию H2. В эксперименте Ву Кая в Шанхайском университете Цзяотун в качестве батареи использовался графит / NCM111, и был сделан вывод, что источником H2 является разложение карбоната при высоком напряжении.

Страница содержит содержимое машинного перевода.