钛酸锂电池产气的原因是什么？下料机

基于Li4Ti5O12材料的电池因为高安全性、快速充电等特性，具有非常好的影响前景，但是使用LTO材料的电池也面对着产气较多的问题，有关LTO材料的产气机理目前有多种观点，其中一种人们认为吸附的水分和电解液中的路易斯酸导致产气新增。根据这一理论，由水分解出现的H2将在出现的气体中占有主导地位。另外一种观点认为LTO材料的表面会与电解液发生副反应，从而出现H2、CO2和CO等气体，这可以通过在LTO材料表面包覆一层碳、AlF3和其他一些材料来抑制副反应的发生。还有之中观点认为，产气行为重要和LTO电势有关，因为石墨材料在1.55V附近也会出现大量的气体。

实际上，LTO材料的产气行为比较复杂，在实际中我们不仅仅检测到了H2、CO2、CO，还检测到了C2H4这些气体，这与负极SEI膜形成时导致的电解液分解有关，所以LTO材料的产气行为是一个复杂的综合过程。上海产业技术研究院的WeiLiu等人对LTO材料的产气行为研究后认为，Ti离子的电子结构和SEI膜的形成关于其产气行为具有至关重要的影响。

WeiLiu在研究中使用的软包电池的正极材料为NMC111，负极为Li4Ti5O12，下图为a为不同SoC状态的电池在55℃下老化24小时后电池的照片，可以看到在100%SoC下电池产气要明显多于50%SoC和0%SoC的状态的电池，可以看到，电池在刚刚化成结束时产气非常少，但是在55℃下老化24h后，电池产气明显新增。例如50%SoC的电池在老化前后，气袋的体积从4.2ml新增到了18.7ml，而100%SoC下，气袋的体积则从3.9ml新增到了48.8ml。造成这一现象的原因可能与Ti离子的电子结构有关，Lu等人认为在LTO材料中存在自发的Ti3+到Ti4+的转变，在这一过程中会释放出一个电子，从而对有机电解液的氧化／分解出现影响，而在较高的SoC下，LTO材料中会有更多Ti3+，因此会有更多的Ti3+转变为Ti4+，因此也就意味着释放更多的电荷，从而加剧电解液的分解。

在不同的SoC状态下，，其中图a和图b为原始的LTO材料，材料的颗粒粒径为0.2-1um，LTO材料的颗粒表面比较光滑，电极表面存在较多的孔洞。在将电池充电到50%SoC后，电极表面的一些孔洞已经消失了，同时LTO材料的颗粒表面也开始变的粗糙，表面电解液在负极表面发生了分解。当将电池充电到100%SoC后，电极表面覆盖了一层厚厚的电解液分解产物，同时电极表面所有的孔洞也都消失了。结合前面的产气研究，基本上可以判断，LTO电池的产气行为重要是因为电解液在LTO负极表面发生分解所致。

充电温度：-20~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃支持最大放电倍率：3C
-40℃ 3C放电容量保持率≥70%

点击详情