Basado en Li 4Ti 5O12materiales de la batería debido a la alta seguridad, carga rápida y otras características, con muy buenas perspectivas para el impacto, pero el material usando baterías LTO también se enfrentaron con el problema más gas, mecanismo de producción de gas en los materiales LTO hay múltiples perspectivas, el cual se cree que un tipo de electrolito y humedad adsorbida Lewis resultados de ácido en aumento de la producción de gas. acuerdo con esta teoría, generado por la descomposición del agua H 2La posición dominante en el gas generado. Otro punto de vista es que la superficie de LTO reacciones secundarias de material se produce con el electrolito para producir H 2, CO 2Y el gas CO, que puede estar recubierto con una capa superficial de material de LTO, carbono y otros materiales de AlF3 para suprimir reacciones secundarias producen a través de También en vista, las principales comportamientos de generación de gas y el potencial de LTO relacionada, debido a que el material de grafito 1.55V cerca del también producen mucho gas.
De hecho, el comportamiento de producción de gas material de LTO es más complejo, en la práctica, no solo detectamos el H 2, CO 2, CO, también detectó C 2H4Estos gases, lo que conduce al electrodo negativo de la película SEI sobre la descomposición del electrolito, por lo que el material comportamiento de la producción de gas LTO es un proceso integrado complejo. Shanghai Instituto de Tecnología Industrial Wei Liu, que estudiaron el comportamiento de los materiales LTO para la producción de gas después de que, un ion Ti y estructura electrónica formada película SEI tiene un efecto crucial sobre el comportamiento de su producción de gas.
El material de electrodo positivo de la batería flexible utilizada en el estudio fue NMC111 y el electrodo negativo fue Li 4Ti 5O12, A continuación muestra una fotografía del estado de la SoC batería diferente edad en la batería 55 ℃ 24 horas, la batería se puede ver en la producción de gas a 100% SoC a 50% SoC significativamente más que 0%, y el estado de la batería de la SoC, Como se ve en la Figura B, justo al final de la batería en muy pequeña de gas, pero después de 24 horas de envejecimiento a 55 ℃, un aumento significativo de celda de producción de gas. por ejemplo 50% SoC de la batería antes y después del envejecimiento, el volumen de la bolsa de 4,2 ml la razón aumentó a 18,7 ml, abajo 100% SoC, bolsas de aire de volumen 3,9 ml aumentaron a 48.8ml. este fenómeno puede estar relacionado con la estructura electrónica del ion Ti relevante, Lu, que creen en el material de LTO en presencia de espontánea Ti 3+Para ti 4+, En este proceso se liberará un electrón, que tiene un impacto en la oxidación / descomposición de los electrolitos orgánicos, y en el SoC superior, el material LTO tendrá más Ti 3+, Entonces habrá más Ti 3+Transición a Ti 4+, Por lo tanto, también significa que la liberación de más carga, lo que aumenta la descomposición del electrolito.
SoC en diferente estado, la topografía superficial negativa como se muestra a continuación, en la que la figura a y b son los materiales originales de la LTO, material de tamaño de partícula es de material 0.2-1um, relativamente lisa superficie de la partícula LTO, la presencia de la superficie del electrodo más agujeros. después de cargar la batería a 50% SoC, algunos de los poros de la superficie del electrodo ha desaparecido, mientras que la superficie de la partícula de material LTO, se están convirtiendo en bruto, la superficie de la descomposición del electrolito en la superficie del electrodo negativo al cargar la batería después de 100% SoC, la superficie del electrodo cubierto con una capa gruesa de productos de descomposición del electrolito, mientras que todos los agujeros de la superficie del electrodo también desaparecieron. estudios previos combinado de gas, basada esencialmente, batería principal comportamiento gas LTO Porque el electrolito en la superficie negativa de LTO es causado por la descomposición.
Con el fin de estudiar las características de reacción / interfaz electrolito LTO, Wei Liu XAES medio del uso de LTO fueron estudiados y los resultados se muestra a continuación. La figura que A es un L2 Ti, patrón característico 3-borde, en el que la P3 picos y P4, representantes L3 -Edge, P3 y representantes P4 L2-borde, corresponden a la Ti 2P3 / 2 y Ti P1 / 2 estados excitados. podemos ver que cuando la batería se carga a 50% SoC, la intensidad máxima de todas las características se reducen, mientras que P1 La relación de intensidad máxima pico y P2 t2g / por ejemplo también disminuyó, mientras que Ti 4+Reducido a Ti 3+Reduce t2g / eg, que indica más Ti en LTO 4+Transición a Ti 3+Al mismo tiempo, también se encontró que, después de cargar la batería al 100% SoC, casi todos los picos han desaparecido, debido XAES sondeo profundidad de sólo 5-10nm, por lo tanto Wei Liu creo que esto es principalmente la capa superficial de las partículas de LTO son más de 10 nm productos de descomposición electrolítica gruesos cubiertos, lo que hace imposible detectar material LTO sí mismo. también es el espectro (Fig. b) de O características de borde K han sido verificados, la figura se puede ver desde la carga de la batería al 100 después de% SoC, la estructura electrónica de la transición de los 1s S es p, la estructura electrónica de tales oxígeno principalmente en la estructura de grupo funcional C-OH, por ejemplo, COOH, por lo que también muestra la descomposición del electrolito se produce en el LTO superficie de la partícula.
La siguiente figura muestra dos veces después del ciclo de carga y descarga de 0.5C después del rendimiento de la batería y la prueba de rendimiento del ciclo, de la Figura a puede verse a una tasa de 0.5C, la capacidad de descarga inicial de la batería es de 5.27 Ah, la plataforma de voltaje es de aproximadamente 2.2 V La capacidad específica de LTO es de aproximadamente 144.4mAh / g, que es inferior a la de la celda de botón, que se debe principalmente a la primera eficiencia de los electrodos positivo y negativo, así como a la formación de película SEI, etc. En 1, 3, 5 y 10C La capacidad de descarga de la batería es de 4.91, 4.41, 4.05 y 3.77 Ah, respectivamente, y la tasa de retención de capacidad de la batería de 1C es del 76.8% a 10 ° C, lo que muestra el buen rendimiento de aumento de la batería NMC111 / LTO. Rendimiento, después del ciclo de 100 veces, el uso de placa de resina epoxi con la tasa de retención de capacidad de la batería del 99,1%, sin el uso de la capacidad de retención de la batería de resina epoxi tasa de solo 93,2%, que puede ser porque la batería en el ciclo de producción El gas causado por la distancia positiva y negativa aumenta, causando que algunas de las sustancias activas no puedan participar en las reacciones de carga y descarga, lo que resulta en una disminución de la capacidad.
La siguiente figura muestra el ciclo 100 veces, el volumen de la bolsa inflable de la batería, podemos notar que la batería en el ciclo de producción de gas es muy obvia, pero en comparación con el proceso químico, el ciclo de la batería porque la temperatura de la batería es relativamente baja, Más moderado.
La siguiente figura muestra la batería después de la finalización del ciclo y el componente principal de la producción de gas, se puede ver la fase química, el gas es principalmente H 2, CO 2/C3H8Y CO, su fracción de volumen fue 30.6%, 14.2% y 19.6%, respectivamente 2Principalmente en el electrolito en el agua, el material del electrodo en la adsorción de humedad causada por la descomposición de la batería en el proceso de la composición del gas ha cambiado, vemos el CO 2/C3H8, CO y CH 4La proporción de gas en la batería fue del 20.6%, 41.4% y 7.3%, podemos ver que el gas se debe principalmente a la descomposición del electrolito y a la disolución y el re-crecimiento de la película SEI.
Wei Liu análisis muestra que la batería NMC111 / LTO en la fase química del mecanismo de producción de gas se muestra en la siguiente fórmula, la producción de gas con la temperatura y SoC aumentó la velocidad, lo que resulta en la batería a alta SoC y la producción de gas a alta temperatura es más grave.
La investigación de Wei Liu revela el mecanismo de producción de gas de batería LTO, en la batería en el estado de SoC más alto, debido a LTO en el Ti 3+La cantidad de más, y Ti 3+Hay espontaneidad en Ti 4+Este proceso liberará un electrón, lo que conduce a la descomposición del electrolito. A menudo creemos que el material LTO debido al potencial relativamente alto, por lo que el uso del proceso no produce película SEI, pero Wei Liu encontró que la superficie LTO real Todavía estará cubierto por los productos de descomposición del electrolito, el espesor de más de 20 nm, que también demostró que los efectos secundarios de electrolitos y LTO son la principal causa de la producción de gas.
