鈦酸鋰電池脹氣解決方法

隨著技術進步和製造成本下降，鈦酸鋰電池（LTO）有望成為大規模儲能應用的主流鋰離子電池體系。但鈦酸鋰材料表面的鈦離子催化電解液分解產生氣體會導致該電池脹氣，脹氣率在25%左右，從而縮短電池壽命，並影響其應用安全性。

目前，抑制鈦酸鋰離子電池脹氣的解決方法主要有三種：第一、LTO負極材料的加工改性，包括改進製備方法和表面改性等；第二、開發與LTO負極相匹配的電解液，包括添加劑、溶劑體系；第三、提高電池工藝技術。

（1）提高原材料純度，防止製造過程中雜質的引入。雜質顆粒不僅會催化電解質的分級出現氣體，同時也將大大降低鋰離子電池的性能、迴圈壽命和安全性，因此必須盡可能減少電池中雜質的引入。

（2）鈦酸鋰表面覆蓋納米碳顆粒。負極LTO形成氣體的表觀原因是SEI膜形成較慢，較少，導致脹氣現象伴隨其一生。研究發現，在鈦酸鋰和電解液介面之間建立隔絕層(如構建納米碳包覆層於鈦酸鋰表面(LTO/C)，協同包覆層上形成的固體電解質介面(SEI)膜一方面減少了LTO材料與電解質的接觸面積，阻止氣體的出現。另一方面，碳本身可以出現SEI膜彌補LTO的不足，同時還可以增強LTO材料的導電性。

（3）改善電解液功能性。有關新型電解液的開發，很多專利都傾向於添加劑的使用，以促成在LTO表面形成緻密SEI膜，來抑制LTO與電解液介面副反應的發生。某些電解劑添加劑，例如氟化的碳酸鹽和磷酸鹽，有利於在正極表面形成穩定SEI膜，減少正極表面金屬離子的溶解，從而降低氣體的出現。

成膜添加劑也能抑制產氣量，加入的成膜添加劑有硼酸鋰鹽、丁二腈或己二腈、R-CO-CH=N2結構的化合物（其中R為C1～C8的烷基或苯基）、環狀磷酸酯、苯基衍生物、苯乙炔衍生物、LiF添加劑等，這些成膜添加劑都有利於LTO表面形成SEI膜，一定程度上抑制了脹氣的發生。

（4）正極表面塗層。在正極表面覆蓋穩定的化合物，例如氧化鋁等能夠有效抑制金屬離子溶解。但是過於複雜的包覆層會抑制鋰離子脫嵌，影響材料電化學性能。

（5）提高電池生產工藝。電池生產時，要控制環境濕度、操作過程水分引入等。從氣體的出現原因可知，空氣中的水分會與正極材料反應形成碳酸鋰並加速電解質分解，生成二氧化碳。此外，鈦酸鋰材料本身具有極強的吸水性（要在幹房進行操作），負極極片吸收水分後會與電解液可逆分解所出現的PF5反應生成H2，因此嚴格的水分控制至關重要。

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