리 기반 4티 5O12때문에 높은 보안, 빠른 충전 및 영향에 대한 아주 좋은 전망을 가진 다른 특성,하지만 LTO 배터리를 사용하여 재료의 배터리 재료는 여러 관점이있다 LTO의 자료에 문제가 더 가스, 가스 생산의 메커니즘에 직면하는 이는 추정되는 물 (H)의 분해에 의해 생성 된이 이론에 따르면, 전해질 및 가스 생산 증가에 흡착 된 수분 루이스 산 결과의 일종., 2결과 가스를 지배하게 될 것이며, LTO 물질의 표면이 전해질과 반응하여 H 2, CO 2그리고 CO의 LTO 재료, 탄소의 표면 층으로 코팅 될 수있다 가스와의 AlF3의 다른 물질 부반응이 또한 고려하여, 주 가스 발생 동작과 잠재적 관련 LTO 통해 발생 억제 흑연 재료 때문에 또한 1.55V 근처에서 가스가 많이 발생합니다.
실제로, LTO 물질 가스 생성 거동은 실제로 더 복잡하며, 실제로 H 2, CO 2, CO, 또한 C를 검출 함 2H4전해액의 분해에 대한 음극 SEI 막에 초래하므로 가스 발생 거동 LTO 재료 복잡한 통합 과정이 가스. 산업 기술 웨이 리우 상해 연구소 후 가스 생산 LTO 재료의 거동을 연구 Ti 이온의 전자 구조와 SEI 필름의 형성은 가스 생성 거동에 결정적인 영향을 미친다고 믿어진다.
연구에서 사용 된 연성 배터리의 양극 물질은 NMC111이고 음극은 Li 4티 5O12다음 그림은 55 ° C에서 24 시간 동안 배터리 노화 상태가 다른 배터리를 보여줍니다 .100 % SoC에서 생성 된 배터리 가스는 SoC의 50 %와 SoC의 50 %보다 훨씬 큽니다. 그림 b에서 볼 수 있듯이, 배터리는 매우 적은 가스 생산의 끝에서 생산되지만, 55 ℃에서 24 시간 동안 노화되면 배터리 가스 생산량이 크게 증가합니다. 예를 들어 노화 전후의 50 % SoC 배터리, 4.2ml 18.7ml와 100 % SoC로 증가 된 백의 부피는 3.9ml에서 48.8ml로 증가하였으며이 현상의 원인은 Ti 이온의 전자 구조와 관련이있을 수 있으며 Lu 등은 LTO 물질에 자발적으로 존재한다고 믿습니다 티 3+To Ti 4+,이 과정에서 유기 전해질의 산화 / 분해에 영향을 미치는 전자를 방출 할 것이고, 높은 SoC에서 LTO 물질은 더 많은 Ti 3+, 그래서 더 많은 Ti가있을 것입니다. 3+Ti 로의 전환 4+따라서, 또한 더 많은 전하가 방출 됨으로써 전해질의 분해가 증가한다는 것을 의미한다.
서로 다른 SoC 상태에서 음극의 표면 형태는 다음 그림과 같으며, 그래프 a와 b는 원래의 LTO 재료입니다. 재료의 입자 크기는 0.2-1um이며 LTO 재료의 표면은 비교적 매끄 럽고 전극 표면이 있습니다 50 % SoC에 배터리 충전량이 많아지면서 일부 구멍의 전극 표면이 사라지고 LTO 재질 입자 표면이 부식되기 시작하면서 전해질 표면이 분해되기 시작합니다. 배터리 충전시 100 % SoC에, 전극 표면은 두꺼운 전해질 분해 산물의 층으로 덮여 있지만 모든 구멍의 전극 표면은 없어졌습니다. 이전의 가스 연구와 함께, 기본적으로 LTO 배터리 가스 생산 행동을 판단 할 수 있습니다 LTO 음극 표면의 전해질이 분해로 인해 발생하기 때문입니다.
LTO / 전해질의 계면 반응 특성을 연구하기 위해 Wei Liu는 XAES에 의해 LTO를 연구하였고 그 결과는 다음 그림과 같다 : 그림 a는 Ti L2와 3-edge의 특성지도이며 P3과 P4 피크는 L3 P3과 P4는 Ti 2P3 / 2 및 Ti P1 / 2 여기 상태에 각각 대응하는 L2 에지를 나타내며, 배터리가 50 % SoC로 충전 될 때 모든 특성 피크가 감소 함을 볼 수 있으며, P1 피크 및 P2 피크 강도 비 t2g / 또한 또한 감소하였고, Ti 4+Ti로 환원 됨 3+LTO에서 더 많은 Ti를 나타내는 t2g / 예를 줄입니다. 4+Ti 로의 전환 3+동시에 우리는 배터리가 100 % SoC로 충전 된 후에 거의 모든 특성 피크가 사라진 것을 발견했습니다 XAES 검출 깊이가 단지 5-10nm 이었기 때문에 Wei Liu는 이것이 주로 LTO 입자의 표면이라고 생각했습니다 10nm 이상의 두께의 전해질 분해 생성물은 LTO 자체의 물질 자체를 검출 할 수 없습니다. 이것은 또한 O-K 에지 특성 스펙트럼 (그림 b)에서 검증되었으며, 그림에서 배터리 충전량을 100으로 볼 수 있습니다 SoC 중 O의 전자 구조는 1s에서 p로 변한다.이 전자 구조의 산소는 주로 COOH 작용기와 같은 C-OH 구조에 나타나므로 LTO 입자의 표면에서 전해질이 분해되었음을 알 수있다.
다음 그림은 배터리 성능 및 사이클 성능 테스트 후 0.5C 충전 및 방전 사이클 후 0.5C 속도, 배터리 5.27Ah의 초기 방전 용량, 2.2V 정도의 전압 플랫폼에서 볼 수있는 그림에서 두 번 보여줍니다. LTO의 특정 용량은 약 144.4mAh / g이며, 이는 주로 양극 및 음극의 제 1 효율 및 SEI 필름의 형성 등으로 인한 버튼 셀의 것보다 낮다. 1, 3, 5 및 10C 배터리의 방전 용량은 각각 4.91, 4.41, 4.05 및 3.77Ah이며 1C 배터리의 용량 유지율은 10C에서 76.8 %이며 NMC111 / LTO 배터리의 우수한 배율 성능을 보여줍니다. 성능, 사이클 후 100 회 에폭시 수지 판을 사용하여 99.1 %의 배터리 용량 유지율을 유지하면서 에폭시 수지의 배터리 용량 유지율을 93.2 % 만 사용하지 않고 생산주기의 배터리 양극과 음극에 의한 가스가 증가하여 일부 활성 물질이 충전 및 방전 반응에 참여할 수 없어 용량이 감소합니다.
다음 그림은 사이클 100 번, 배터리 팽창 식 부피 볼륨을 보여줍니다. 가스 생산 사이클의 배터리가 매우 분명하지만 배터리 프로세스가 배터리 사이클과 비교하여 배터리 온도가 상대적으로 낮기 때문에 가스 또는 더 온건 한.
다음 그림은 사이클을 완료 한 후 배터리를 보여 주며 가스 생성의 주요 구성 요소이며 화학 상을 볼 수 있으며 가스는 주로 H 2, CO 2/C3H8그리고 CO의 부피비는 각각 30.6 %, 14.2 % 및 19.6 %였다 2주로 전해질에 물, 배터리의 분해로 인한 수분 흡착에 전극 물질의 구성 가스의 변화 과정에서, 우리는 CO를 참조하십시오 2/C3H8, CO 및 CH 4배터리의 가스 비율은 20.6 %, 41.4 % 및 7.3 % 였고, 우리는 가스가 주로 전해질의 분해 및 SEI 필름의 용해 및 재성장으로 인한 것임을 알 수 있습니다.
웨이 리우 (Wei Liu) 분석은 NMC111 / LTO 배터리가 가스 생성 메커니즘의 화학적 단계에서 다음 식과 온도 및 SoC가있는 가스 생산 속도가 증가하여 높은 SoC에서 배터리를 생성하고 고온 가스 생산이 더 심각하다는 것을 보여줍니다.
Wei Liu의 연구는 Ti의 LTO로 인해 높은 SoC 상태로 배터리에서 LTO 배터리 가스 생성 메커니즘을 나타냅니다. 3+그 이상의 양과 Ti 3+Ti에 자발적으로 존재한다. 4+이 과정은 전해질의 분해로 이어지는 전자를 방출합니다. 종종 우리는 상대적으로 높은 잠재력으로 인해 LTO 재료가 SEI 필름을 생산하지 못하도록하지만, Wei Liu는 실제 LTO 표면 여전히 전해질과 LTO 부작용이 가스 생산의 주요 원인임을 입증하는 20nm 이상의 두께 인 전해질의 분해 산물에 의해 보호됩니다.
