轻度过放模式下钛酸锂电池性能及热安全性

作者：汪红辉; 吴泽钦; 储德韧^*

来源：储能科学与技术, 2022, 11(05): 1305-1313.

DOI：10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0534

• 钛酸锂电池
• 过度放电
• 热安全性
• 负极材料

钛酸锂(LTO)电池因其优良的循环寿命、倍率性能和热安全性而备受青睐，然而关于电滥用和热滥用等对其电化学性能和热安全性的影响报道较少。本文以某商用圆柱形18650钛酸锂电池为实验对象，利用电化学工作站和加速量热仪(ARC)研究了以不同倍率的电流对钛酸锂电池进行轻度过度放电的工况(0.5 C、1 C、2 C、5 C、1 C 100圈循环)下其电学性能和热安全性特征。此外还进一步采用了“top-down”方式将上述电池拆解并分离出正负极材料，并利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)从微观角度剖析电极材料结构的变化。实验结果表明：(1)5 C及以下倍率单次过度放电对钛酸锂电池内阻的影响可忽略，而多次过放循环会大大加速电池的老化，表现为能量保持率快速下降和内阻增加，然而其热安全性未现明显下降；(2)大倍率(5 C)过度放电会显著降低钛酸锂电池的热安全性，表现为自产热起始温度(T1)降低，同时热失控过程中最高温度(T3)升高。负极钛酸锂材料颗粒的部分破碎粉化，以及负极表面生成不均匀的SEI膜是导致电池过度放电后热稳定性下降的主要因素。本研究揭示了过度放电对钛酸锂电池性能和安全性的潜在危害，对其安全应用具有科学指导意义。

• 出版日期2022
• 单位工业和信息化部; 上海化工研究院; 上海化工研究院有限公司