Sur la base de Li 4Ti 5O12matériaux de batterie en raison de la haute sécurité, charge rapide et d'autres caractéristiques, avec de très bonnes perspectives pour l'impact, mais le matériel en utilisant des batteries LTO également confrontés au problème plus de gaz, mécanisme de production de gaz sur les matériaux LTO il y a plusieurs points de vue, qui il est considéré que l'espèce de l'électrolyte et les résultats de l'humidité adsorbée d'acide de Lewis dans la production de gaz accrue. selon cette théorie, générée par la décomposition de l'eau H 2La position dominante dans le gaz produit. Une autre vue est que la surface de réactions secondaires se produisent matériau LTO avec l'électrolyte pour produire H 2, CO 2Et de gaz de CO, qui peut être revêtue d'une couche superficielle de matériau de LTO, pour supprimer les réactions secondaires du carbone et d'autres matériaux de AlF3 se produisent à travers également en vue, les principaux comportements de génération de gaz et LTO connexe potentiel, parce que le matériau de graphite près de 1.55V produira de grandes quantités de gaz.
En fait, le comportement des matériaux LTO de production de gaz est plus complexe, en réalité, nous ne sommes pas seulement H détectons 2, CO 2, CO, C est également détectée 2H4Ces gaz, ce qui conduit au film SEI d'électrode négative de la décomposition de l'électrolyte, de sorte que la matière comportement de production de gaz de LTO est un processus intégré complexe. Shanghai Institute of Industrial Technology Wei Liu, qui ont étudié le comportement du matériau de LTO pour la production de gaz après que, un ion Ti et la structure électronique formé un film SEI a un effet crucial sur le comportement de sa production de gaz.
matériau de batterie de paquet souple d'électrode positive utilisées dans l'étude Wei Liu pour NMC111, l'électrode négative est Li 4Ti 5O12, La figure suivante montre une batterie avec un état SoC différent du vieillissement de la batterie à 55 ° C pendant 24 heures.Vous pouvez voir que le gaz de batterie produit à 100% SoC est significativement plus de 50% de SoC et 0% SoC, Comme le montre la figure b, la batterie est produite à la fin de la production de gaz très peu, mais à 55 ℃ vieillissement 24h, la production de gaz de batterie a augmenté de manière significative.Par exemple, batterie 50% SoC avant et après le vieillissement, le volume Augmenté à 18.7ml, et 100% SoC, le volume du sac est passé de 3.9ml à 48.8ml La cause de ce phénomène peut être liée à la structure électronique des ions Ti, Lu et d'autres croient qu'il y a spontané dans le matériel LTO Ti 3+À Ti 4+Dans ce processus va libérer un électron, qui a un impact sur l'oxydation / décomposition des électrolytes organiques, et dans le SoC supérieur, le matériau LTO aura plus de Ti 3+Donc, il y aura plus de Ti 3+Transition à Ti 4+Ainsi, signifie également que la libération de plus de charge, ce qui augmente la décomposition de l'électrolyte.
Dans l'état de SoC différent, la morphologie de surface de l'électrode négative est montrée dans la figure suivante: Les graphes a et b sont les matériaux d'origine LTO La taille des particules du matériau est 0.2-1um, la surface du matériau LTO est relativement lisse et la surface de l'électrode Plus de trous dans la charge de la batterie à 50% SoC, la surface de l'électrode de certains trous ont disparu, tandis que la surface des particules de matériau LTO a également commencé à devenir rugueuse, la surface de l'électrolyte dans la surface négative de la décomposition. Pour 100% SoC, la surface de l'électrode recouverte d'une couche de produits de décomposition d'électrolyte épais, tandis que la surface de l'électrode de tous les trous sont partis.Avec la recherche de gaz précédente, fondamentalement peut être jugé, comportement de production de gaz de batterie LTO Parce que l'électrolyte dans la surface négative LTO causée par la décomposition.
Afin d'étudier les caractéristiques de la réaction interfaciale de LTO / électrolyte, Wei Liu a étudié LTO par XAES, et les résultats sont montrés dans la figure suivante: La figure a est une carte caractéristique de Ti L2 et 3-edge, où P3 et P4 représentent L3 -edge, P3 et P4 représentent L2-edge, correspondant aux états excités Ti 2P3 / 2 et Ti P1 / 2. On peut voir que tous les pics caractéristiques sont réduits lorsque la batterie est chargée à 50% SoC, et P1 Peak et P2 pic d'intensité maximale t2g / eg ont également diminué, tandis que Ti 4+Réduit à Ti 3+Va réduire t2g / eg, ce qui indique plus de Ti dans LTO 4+Transition à Ti 3+Dans le même temps, nous avons également constaté que presque tous les pics caractéristiques ont disparu après que la batterie ait été chargée à 100% SoC.La profondeur de détection XAES n'étant que de 5-10 nm, Wei Liu pensait que c'était principalement la surface des particules LTO. Plus de 10nm de produits de décomposition d'électrolyte épais, résultant en le matériau LTO lui-même ne peut pas être détecté.Ceci est également à partir du spectre caractéristique O K-edge (figure b) a été vérifiée, de la figure peut être vu dans la charge de la batterie à 100 % De SoC, la structure électronique de O passe de 1s à P. L'oxygène de cette structure électronique apparaît principalement dans la structure C-OH, comme le groupe fonctionnel COOH, ce qui montre également que l'électrolyte se décompose à la surface des particules LTO.
Après deux 0.5C ci-dessous montre les cycles de charge et décharge des caractéristiques de vitesse d'essai de la batterie et les caractéristiques de cycle, peut être vu à partir de. La figure A, à une vitesse de 0,5 ° C, la capacité de décharge initiale de la batterie est 5.27Ah, plateau de tension d'environ 2,2 V, LTO capacité spécifique est d'environ 144.4mAh / g, ce qui est inférieur aux données de test de cellules de pièce de monnaie, principalement en raison de facteurs d'électrodes positives et négatives de la première efficacité, le film SEI est formé, et analogues. 1, 3, 5 et 10C sous grossissement, la capacité de décharge était de 4,91, 4,41, 4,05 et 3.77Ah, 1C à 10 ° C par rapport à la rétention de la capacité de la batterie était de 76,8%, ce qui indique NMC111 / LTO bonnes performances de débit de cellules. b la figure est un cycle cellulaire propriétés après 100 cycles, la capacité de la batterie reste prise en sandwich entre une plaque de résine époxy est de 99,1%, sans l'utilisation d'une plaque de résine époxy du taux de rétention de la capacité de la batterie était de 93,2%, ce peut être parce que la capacité de la batterie pendant le cycle Le gaz causé par la distance positive et négative augmente, ce qui fait que certaines des substances actives ne peuvent pas participer aux réactions de charge et de décharge, entraînant une diminution de la capacité.
La figure ci-dessous montre les 100 cycles, le volume de la batterie du dilate sac, on peut noter la batterie au cours du cyclage phénomène de production de gaz est très évident, mais par rapport au processus de formation, étant donné que la température de la batterie de cycle est relativement faible, donc la production de gaz ou Plus modéré.
La figure suivante montre la batterie après l'achèvement du cycle et le composant principal de la production de gaz, vous pouvez voir la phase chimique, le gaz est principalement H 2, CO 2/C3H8Et CO, leur fraction volumique étaient de 30,6%, 14,2% et 19,6%, respectivement 2Principalement dans l'électrolyte dans l'eau, le matériau de l'électrode sur l'adsorption de l'humidité causée par la décomposition de la batterie dans le processus de la composition du gaz a changé, nous voyons le CO 2/C3H8, CO et CH 4La proportion occupée par le gaz dans la batterie, respectivement, 20,6%, 41,4% et 7,3%, peut être vu à ce moment principalement parce que la décomposition de gaz de l'électrolyte, et repousse le film et la dissolution du SEI.
Analyse Wei Liu montre que la batterie NMC111 / LTO dans la phase chimique du mécanisme de production de gaz montré dans la formule suivante, la production de gaz avec la température et SoC augmenté la vitesse, résultant de la batterie à haute SoC et la production de gaz à haute température est plus grave.
La recherche de Wei Liu révèle le mécanisme de production de gaz de batterie LTO, dans la batterie dans l'état de SoC plus élevé, en raison de LTO dans le Ti 3+La quantité de plus, et Ti 3+Il y a spontané à Ti 4+Ce processus va libérer un électron, ce qui conduit à la décomposition de l'électrolyte.Souvent, nous croyons que le matériau LTO en raison du potentiel relativement élevé, de sorte que l'utilisation du processus ne produit pas de film SEI, mais Wei Liu a constaté que la surface réelle LTO Seront encore couverts par les produits de décomposition de l'électrolyte, l'épaisseur de plus de 20 nm, qui a également prouvé que l'électrolyte et les effets secondaires LTO est la principale cause de la production de gaz.
