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Scientific Reports-钛酸锂气胀机理文章Gassing in Li4Ti5O12-based batteries
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研究团队通过对软包装Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2(NCM)/Li4Ti5O12(LTO)电池研究发现，钛酸锂电池内部主要产生H2、CO2 和 CO等气体，同时首次发现钛酸锂和电解液溶剂之间的本征界面反应是电池产气的主要原因;界面反应包括电解液溶剂烷基碳酸酯的脱羧基、脱羰基和脱氢反应，上述反应被钛酸锂(111)面最表层的Ti4+离子激活，同时钛酸锂(111)面中的部分O2-和Li+离子参与界面反应而被移出，导致钛酸锂表层发生(111)到(222)面的晶面转化，同时伴随锐钛矿二氧化钛(101)晶面的形成。另外，研究发现，在钛酸锂和电解液界面之间建立隔绝层(如构建纳米碳包覆层于钛酸锂表面(LTO/C))，协同包覆层上形成的固体电解质界面(SEI)膜能够明显抑制产气界面反应，从而阻止钛酸锂电池产气行为的发生。上述研究成果对解决钛酸锂电池产气行为具有重要的意义，对钛酸锂动力电池的规模化应用和发展具有促进作用。 研究团队在钛酸锂材料的制备方面也取得了重要进展，通过较简易的方法合成了具有超高倍率性能的块状钛酸锂材料，该材料在10C倍率充放电下比容量超过150 mAh/g，20C倍率充放电比容量达到136mAh/g;同时由于该材料具有块状结构和形貌，具有较高的振实密度，所制备的钛酸锂电池将具有较大的体积能量密度，在动力电池领域具有较大的实用价值，相关研究成果发表于Energy & Environmental Science杂志(Energy Environ. Sci., 2012, 5:9595-9602)。 另外，研究团队还研究了不同形态二氧化钛对钛酸锂性能的影响，并用无定型二氧化钛合成了性能良好的钛酸锂;制备得到了具有良好电化学性能的Zn离子掺杂Li4Ti5O12;同时研究了电解液在钛酸锂以及碳包覆钛酸锂表面的还原反应活性，发现碳包覆层能够很好地抑制电解液在钛酸锂电极表面的持续还原分解，对解决钛酸锂电池产气行为具有重要的指导意义(J. Power Sources, 2012, 202: 253-261; Int. J. Electrochem. Sci., 2011, 6:3210-3223; J. Alloys Compd. 2012, 513: 524-529; Electrochem. Solid St., 2010, 13:A36 )。[ Last edited by zlin on 2013-2-22 at 08:58 ] |
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