鈦酸鋰電池脹氣原理

 鈦酸鋰電池是一種用鈦酸鋰作電池負極材料，並與錳酸鋰、三元材料或磷酸鐵鋰等正極材料組成2.4V或1.9V的鋰離子二次電池。其具有高安全性、可大倍率充電、迴圈壽命長等優點，但是用鈦酸鋰作負極時，電池在充放電迴圈過程中會有嚴重的脹氣現象，在高溫時特別嚴重。下麵，我們來瞭解一下鈦酸鋰電池脹氣原理。

鈦酸鋰電池脹氣原理圖片

學術界認為鈦酸鋰/NCM電池脹氣比石墨/NCM嚴重的原因是，鈦酸鋰無法像石墨負極體系電池相同，在其表面形成SEI膜，抑制其與電解液的反應。在充放電過程中電解液始終與Li4Ti5O12表面直接接觸，從而造成二者持續發生還原分解，這可能是導致Li4Ti5O12電池脹氣的根本原因。

氣體的重要組分是H2、CO2、CO、CH4、C2H6、C2H4、C3H8等。當把鈦酸鋰單獨浸泡於電解液中時，只有CO2出現，其與NCM材料製備成電池後，出現的氣體包括H2、CO2、CO以及少量氣態碳氫化合物，並且作成電池後，只有在迴圈充放電時，才會出現H2，同時出現的氣體中，H2的含量超過50%。這表明在充放電過程中將出現H2和CO氣體。

石墨圖片

LiPF6在電解液中存在如下平衡：PF5是一種很強的酸，容易引起碳酸酯類的分解，而且PF5的量隨溫度的升高而新增。PF5有助於電解液分解，出現CO2、CO及CxHy氣體。據相關研究H2的出現來源於電解液中的痕量水，但是一般電解液中的水含量為20×10–6左右，對H2的產量貢獻很低。上海交通大學吳凱的實驗選用石墨/NCM111做電池，得出的結論是H2的來源是高電壓下碳酸酯的分解。

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