LTO電池氣脹的影響因素和機(jī)理

水分

LTO材料由于其表面特殊性，納米級(jí)的顆粒非常容易吸水，且難以除去，下面是LTO表面吸水和CO2的反應(yīng)原理示意圖：

主要反應(yīng)如下，使LTO表面生成了LiOH和LiCO3

不同水分含量對(duì)LTO電池產(chǎn)氣的影響

可以看出隨著水分含量的升高，電池的產(chǎn)氣量越來(lái)越多，在首次化成中，普通石墨電極中的水在電位1.2V附近分解，而LTO電極中吸收的水分在化成后可能依舊存在，主要是其LTO的工作電位高于1.3V，殘留的水與電解液中的PF6-反應(yīng)生成POF3，POF3化學(xué)催化了碳酸酯分解，進(jìn)而產(chǎn)生了CO2，這是氣脹的主要?dú)怏w來(lái)源。

當(dāng)正極電位達(dá)到3.5V以上時(shí)，導(dǎo)電劑或是LFP上包覆的C被氧化生成CO2，OH-與EC或PC類(lèi)等碳酸酯的反應(yīng)產(chǎn)物并結(jié)合CO2就生成了沉積在LTO表面的烷基碳酸脂類(lèi)的低聚物，該低聚物是導(dǎo)致LTO電池循環(huán)性能惡化的主要原因。

電解液在LTO表面的還原分解

LTO電池產(chǎn)生的氣體主要成分包括H2、CO、CO2及小分子的烷烴、烯烴等，因此有機(jī)溶劑在LTO電極上的催化分解反應(yīng)被認(rèn)為是電池氣脹的主要來(lái)源。

反應(yīng)機(jī)理如下圖：

CO2由有機(jī)溶劑的脫羧基反應(yīng)產(chǎn)生；

烷基碳酸鹽中的烷氧基在LTO的催化作用下發(fā)生脫氫反應(yīng)生成H2；

溶劑脫氫反應(yīng)的中間產(chǎn)物也可以接受電子和Li+進(jìn)行脫羰反應(yīng)生成CO；其中CO2也可被還原成CO