チタン酸リチウム電池の膨張をどのように抑制しますか？

現在、チタン酸リチウム電池のガス膨張を抑制するための3つの主要な解決策があります。 1つ目は、改良された準備方法と表面改質を含む、LTO負極材料の加工改質です。次に、添加剤や溶剤システムなど、LTOの負極に一致する電解質を開発します。第三に、バッテリー技術を向上させます。

（1）原材料の純度を向上させ、製造工程での不純物の導入を回避します。不純物粒子は、電解質の分離を触媒してガスを生成するだけでなく、リチウム電池の性能、サイクル寿命、および安全性を大幅に低下させます。したがって、電池への不純物の混入を最小限に抑える必要があります。

（2）チタン酸リチウムの表面はNanカーボン粒子で覆われています。負極LTO形成ガスの明らかな理由は、SEI膜の形成がゆっくりと少なくなり、膨満現象が発生するためです。チタン酸リチウムと電解質界面の間に絶縁層が存在すること（例えば、チタン酸リチウム表面（LTO / C）上のナノカーボンクラッド、および上の固体電解質界面（SEI）膜の形成と相まって）が見出された。クラッドは、LTO材料と電解質の間の接触面積を減らし、ガスの発生を防ぎました。

一方、炭素自体がSEI膜を生成して、LTOの不足を補い、LTO材料の導電性を高めることができます。上記の研究成果は、チタン酸リチウム電池のガス発生挙動を解明し、高エネルギーチタン酸リチウム電池の設計、大規模用途、開発を推進する上で非常に重要です。

（3）電解質機能を改善します。新しい電解質の開発については、多くの特許が添加剤の使用を支持して、LTOの表面に緻密なSEI膜を形成し、LTOと電解質の間の界面副反応の発生を抑制しています。フッ素化炭酸塩やリン酸塩などの一部の電解添加剤は、正極表面での安定したSEI膜の形成に寄与し、正極表面での金属イオンの溶解を減らし、ガスの発生を減らします。

皮膜形成添加剤は、ガス生成、ホウ酸リチウム塩、ブチルニトリルまたはアジポニトリル2を添加した皮膜形成添加剤、R-CO-CH = N2化合物（RまたはC1〜C8のアルキルフェニル）の構造、環状リン酸塩を抑制することができます。エステルおよびフェニル誘導体、フェニルアセチレン誘導体、LiF添加剤、SEIフィルム形成添加剤の形成は、LTO表面膜を助長し、ビルジガスをある程度抑制します。

（4）正極表面コーティング。正極をアルミナなどの安定した化合物で覆うことにより、金属イオンの溶解を効果的に抑制することができます。ただし、複雑なコーティングはリチウムイオンの層間剥離を抑制し、材料の電気化学的特性に影響を与える可能性があります。

（5）電池の製造工程を改善する。バッテリーを製造するときは、環境湿度、操作プロセスの水の導入を制御する必要があります。ガスが発生する理由から、空気中の水が正極性物質と反応して炭酸リチウムを生成し、電解質の分解を促進して二酸化炭素を生成することがわかります。さらに、チタン酸リチウム材料自体は強い吸水率を持っています（これはドライチャンバーで操作する必要があります）。負極は水を吸収した後、電解質の可逆分解により生成されたPF5と反応してH2を生成するため、厳密な水管理が不可欠です。

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