储能科学与技术 ›› 2016, Vol. 5 ›› Issue (4): 454-461.doi: 10.12028/j.issn.2095-4239.2016.04.007

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锂离子储能电池Li4Ti5O12的失效分析

胡  飞1，林明翔1，刘曙光2，闫雪生2，褚永金2，金  翼2，杨  凯2，黄学杰1   

  1. 1中国科学院物理研究所，北京 100190；2中国电力科学研究院，北京100085
  • 收稿日期:2016-01-15 修回日期:2016-04-06 出版日期:2016-07-01 发布日期:2016-07-01
  • 通讯作者: 黄学杰，研究员，研究方向为锂离子电池及其关键材料，E-mail：xjhuang@iphy.ac.cn。
  • 作者简介:胡飞（1989—），女，硕士研究生，研究方向为锂离子电池测试及老化衰减分析，E-mail：hufei2719@163.com
  • 基金资助:
    国家科技部重大基础研究项目（2013CB934002）和国家电网科技项目（DG71-14-033）。

The degradation analysis of lithium-ion storage battery with Li4Ti5O12 anode

FEI Hu1, LIN Mingxiang1, LIU Shuguang 2, YAN Xuesheng 2, CHU Yongjin 2, JIN Yi2, YANG Kai 2, HUANG Xuejie 1   

  1. 1Institute of physics, Chinese academy of Sciences, Beijing100190, China; 2China Electric Power Research Institute, Beijing100085, China
  • Received:2016-01-15 Revised:2016-04-06 Online:2016-07-01 Published:2016-07-01

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摘要：

钛酸锂作为储能电池负极材料，在长循环和安全性上有突出的表现。通过对室温1C和2C倍率下循环的三元+钴酸锂/钛酸锂储能电池拆解，结合SEM、FTIR、XRD和EIS等分析手段，发现造成容量衰减和阻抗增大的原因出现在正极，由于正极与电解液发生反应，在表面生成界面膜，并且循环过程中界面膜不稳定，进一步消耗活性锂离子导致。另外，对这款电池的产气分析发现，所产生气体的主要成分为CO2和C2H6，原因可能是在制备电池过程中严格控制水分以及在电解液添加剂方面做了改进。

关键词: 储能, 钛酸锂, 正极, 产气, 衰减

Abstract:

Li4Ti5O12 as anode material of lithium ion storage battery has an outstanding performance in cycling and safety. With the analysis of SEM, FTIR, XRD and EIS, it was found that the degradation of NCM+LCO/LTO cell cycled at 1C and 2C rate is mainly happened at the cathode side. Because the interface film formed by the reaction of the cathode and electrolyte is unstable, it further consumes lithium ion in latter cycling. Besides, the gases evolved constitutes mainly CO2 and C2H6, indicating that the moisture is strictly controlled in producing process and the electrolyte has been improved with some additives.

Key words: energy storage, Li4Ti5O12, cathode, gassing, degradation