Warum schwillt die Lithium-Titanat-Batterie an?

Die Raumgruppe Lithiumtitanat (Li4Ti5O12, allgemein bekannt als LTO) gehört zu Fd3m. Aufgrund seines einzigartigen dreidimensionalen Lithium-Ionen-Diffusionskanals weist es hervorragende Leistungseigenschaften und eine hohe Temperaturleistung auf. Gleichzeitig kann die Lithiumtitanat-Kristallstruktur eine hohe Stabilitätsvolumenänderung von weniger als 1% im Lithiumionen-Deinterkalationszyklus aufrechterhalten, was die Grundlage dafür bildet, dass Lithiumtitanat ein wichtiges negatives Elektrodenmaterial wird.

Noch wichtiger ist, dass das Sicherheitsrisiko der Batterie beseitigt wird und als das sicherste Anodenmaterial für Lithiumbatterien bezeichnet wird. Die physikalische Struktur von Lithiumtitanat eignet sich als negatives Elektrodenmaterial für Lithiumbatterien. Welche elektrochemischen Eigenschaften hat es? Im Vergleich zum Kohlenstoffanodenmaterial hat das Lithiumtitanat ein höheres Potential von 1,55 Vvs Li + / Li, eine theoretische Kapazität von 175 MAH / G, eine Leerlaufspannung von 2,4 V und eine niedrigere Energiedichte und Spannungsplattform.

Eine Lithium-Titanat-Batterie hat die Vorteile einer hohen Sicherheit, einer hohen Ladegeschwindigkeit, einer langen Lebensdauer usw. Wenn jedoch Lithiumtitanat als negative Elektrode verwendet wird, weist die Batterie während des Lade- und Entladezyklus eine ernsthafte Blähung auf und ist schwerwiegender hohe Temperaturen. Obwohl die Forschung zur Flatulenz von Lithium-Titanat-Batterien, einschließlich der Modifizierung der Kohlenstoffbeschichtung, Hybridisierung, Nanokristallisation usw., nie aufgehört hat, wurde das Flatulenzproblem nicht vollständig gelöst, was die Marktförderung von Lithium-Titanat-Batterien behindert.

Expansionsmechanismus der Lithium-Titanat-Batterie

Die akademische Gemeinschaft ist der Ansicht, dass die Lithiumabflachung von Lithiumtitanat / NCM-Batterien schwerwiegender ist als die von Graphit / NCM. Lithiumtitanat kann keinen SEI-Film auf der Oberfläche des Graphit-Negativelektrodensystems bilden, um dessen Reaktion mit dem Elektrolyten zu hemmen. Während des Lade- und Entladevorgangs steht der Elektrolyt immer in direktem Kontakt mit der Oberfläche von Li4Ti5O12, wodurch sich der Elektrolyt auf der Oberfläche von Li4Ti5O12-Material kontinuierlich reduziert und zersetzt, was die Hauptursache für die Blähungen der Li4Ti5O12-Batterie sein kann.

Die Hauptkomponenten des Gases sind H2, CO2, CO, CH4, C2H6, C2H4, C3H8 und dergleichen. Wenn Lithiumtitanat separat in den Elektrolyten eingetaucht wird, entsteht nur CO2. Nachdem das NCM-Material zu einer Batterie verarbeitet wurde, enthält das erzeugte Gas H2, CO2, CO und eine kleine Menge gasförmiger Kohlenwasserstoffe. Nach der Herstellung zu einer Batterie befindet es sich nur im Umlauf. Zum Zeitpunkt des Ladens und Entladens wird H2 erzeugt und gleichzeitig übersteigt der Gehalt an H2 50%. Dies weist darauf hin, dass beim Laden und Entladen H2- und CO-Gase entstehen.

PF5 ist eine starke Säure, die leicht die Zersetzung von Carbonaten verursacht, und die Menge an PF5 nimmt mit zunehmender Temperatur zu. PF5 hilft dem Elektrolyten bei der Zersetzung und erzeugt CO2-, CO- und CxHy-Gase. Entsprechend der entsprechenden Forschung wird die Produktion von H2 aus Spurenwasser im Elektrolyten abgeleitet, aber der Wassergehalt im Elektrolyten beträgt im Allgemeinen etwa 20 × 10–6, was sehr wenig zur Produktion von H2 beiträgt. Wu Kai's Experiment an der Shanghai Jiaotong University verwendete Graphit / NCM111 als Batterie und kam zu dem Schluss, dass die H2-Quelle die Zersetzung von Carbonat bei Hochspannung ist.

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