¿Por qué se hincha la batería de titanato de litio l?

El grupo espacial de titanato de litio (Li4Ti5O12 comúnmente conocido como LTO) pertenece a Fd3m. Debido a su exclusivo canal de difusión de iones de litio tridimensional, tiene excelentes características de potencia y rendimiento a alta temperatura. Al mismo tiempo, la estructura cristalina de titanato de litio puede mantener un cambio de volumen de alta estabilidad de menos del 1% en el ciclo de desintercalación de iones de litio, lo que sienta las bases para que el titanato de litio se convierta en un importante material de electrodo negativo.

Más importante aún, elimina el peligro de seguridad de la batería y se denomina el material de ánodo de batería de litio más seguro. La estructura física del titanato de litio es adecuada como material de electrodo negativo para baterías de litio, entonces, ¿cuál es su propiedad electroquímica? En comparación con el material del ánodo de carbono, el titanato de litio tiene un potencial más alto de 1,55 Vvs Li + / Li, una capacidad teórica de 175 MAH / G, un voltaje de circuito abierto de 2,4 V y una plataforma de voltaje y densidad de energía más baja.

La batería de titanato de litio tiene las ventajas de alta seguridad, carga de gran velocidad, ciclo de vida prolongado, etc. Sin embargo, cuando se usa titanato de litio como electrodo negativo, la batería tiene flatulencias graves durante el ciclo de carga y descarga, y es más grave en altas temperaturas. Aunque la investigación sobre la flatulencia de la batería de titanato de litio nunca se ha detenido, incluida la modificación del recubrimiento de carbono, la hibridación, la nanocristalización, etc., su problema de flatulencia no se ha resuelto por completo, lo que dificulta la promoción en el mercado de la batería de titanato de litio.

Mecanismo de expansión de la batería de titanato de litio

La comunidad académica cree que el aplastamiento de litio de las baterías de titanato de litio / NCM es más serio que el de grafito / NCM. El titanato de litio no puede formar una película SEI en la superficie del sistema de electrodo negativo de grafito para inhibir su reacción con el electrolito. Durante el proceso de carga y descarga, el electrolito siempre está en contacto directo con la superficie de Li4Ti5O12, lo que hace que el electrolito se reduzca y se descomponga continuamente en la superficie del material Li4Ti5O12, que puede ser la causa principal de la flatulencia de la batería Li4Ti5O12.

Los componentes principales del gas son H2, CO2, CO, CH4, C2H6, C2H4, C3H8 y similares. Cuando el titanato de litio se sumerge por separado en el electrolito, solo se produce CO2. Una vez que el material NCM se prepara en una batería, el gas generado incluye H2, CO2, CO y una pequeña cantidad de hidrocarburos gaseosos, y después de ser fabricado en una batería, solo está en circulación. En el momento de la carga y descarga se genera H2 y, al mismo tiempo, el contenido de H2 supera el 50%. Esto indica que se producirán gases de H2 y CO durante la carga y descarga.

El PF5 es un ácido fuerte que causa fácilmente la descomposición de carbonatos y la cantidad de PF5 aumenta con el aumento de temperatura. El PF5 ayuda a que el electrolito se descomponga, produciendo gases CO2, CO y CxHy. Según la investigación relacionada, la producción de H2 se deriva de trazas de agua en el electrolito, pero el contenido de agua en el electrolito es generalmente de aproximadamente 20 × 10–6, lo que contribuye muy poco a la producción de H2. El experimento de Wu Kai en la Universidad de Shanghai Jiaotong utilizó grafito / NCM111 como batería y concluyó que la fuente de H2 es la descomposición de carbonato a alto voltaje.

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