深度：钛酸锂电池的气胀原理和解决对策

LTO电池气胀的影响因素和机理

水分

LTO材料由于其表面特殊性，纳米级的颗粒非常容易吸水，且难以除去，下面是LTO表面吸水和CO2的反应原理示意图：

主要反应如下，使LTO表面生成了LiOH和LiCO3

不同水分含量对LTO电池产气的影响

可以看出随着水分含量的升高，电池的产气量越来越多，在首次化成中，普通石墨电极中的水在电位1.2V附近分解，而LTO电极中吸收的水分在化成后可能依旧存在，主要是其LTO的工作电位高于1.3V，残留的水与电解液中的PF6-反应生成POF3，POF3化学催化了碳酸酯分解，进而产生了CO2，这是气胀的主要气体来源。

当正极电位达到3.5V以上时，导电剂或是LFP上包覆的C被氧化生成CO2，OH-与EC或PC类等碳酸酯的反应产物并结合CO2就生成了沉积在LTO表面的烷基碳酸脂类的低聚物，该低聚物是导致LTO电池循环性能恶化的主要原因。

电解液在LTO表面的还原分解

LTO电池产生的气体主要成分包括H2、CO、CO2及小分子的烷烃、烯烃等，因此有机溶剂在LTO电极上的催化分解反应被认为是电池气胀的主要来源。

反应机理如下图：

CO2由有机溶剂的脱羧基反应产生；

烷基碳酸盐中的烷氧基在LTO的催化作用下发生脱氢反应生成H2；

溶剂脱氢反应的中间产物也可以接受电子和Li+进行脱羰反应生成CO；其中CO2也可被还原成CO