基于Li4Ti5O12材料的電池因為高安全性、快速充電等特性，具有非常好的影響前景，但是使用LTO材料的電池也面臨著產氣較多的問題，關于LTO材料的產氣機理目前有多種觀點，其中一種人們認為吸附的水分和電解液中的路易斯酸導致產氣增加。根據這一理論，由水分解產生的H2將在產生的氣體中占有主導地位。另外一種觀點認為LTO材料的表面會與電解液發生副反應，從而產生H2、CO2和CO等氣體，這可以通過在LTO材料表面包覆一層碳、AlF3和其他一些材料來抑制副反應的發生。還有之中觀點認為，產氣行為主要和LTO電勢有關，因為石墨材料在1.55V附近也會產生大量的氣體。

實際上，LTO材料的產氣行為比較復雜，在實際中我們不僅僅檢測到了H2、CO2、CO，還檢測到了C2H4這些氣體，這與負極SEI膜形成時導致的電解液分解有關，所以LTO材料的產氣行為是一個復雜的綜合過程。上海產業技術研究院的WeiLiu等人對LTO材料的產氣行為研究后認為，Ti離子的電子結構和SEI膜的形成對于其產氣行為具有至關重要的影響。

WeiLiu在研究中使用的軟包電池的正極材料為NMC111，負極為Li4Ti5O12，下圖為a為不同SoC狀態的電池在55℃下老化24小時后電池的照片，可以看到在100%SoC下電池產氣要明顯多于50%SoC和0%SoC的狀態的電池，從圖b可以看到，電池在剛剛化成結束時產氣非常少，但是在55℃下老化24h后，電池產氣明顯增加。例如50%SoC的電池在老化前后，氣袋的體積從4.2ml增加到了18.7ml，而100%SoC下，氣袋的體積則從3.9ml增加到了48.8ml。造成這一現象的原因可能與Ti離子的電子結構有關，Lu等人認為在LTO材料中存在自發的Ti3+到Ti4+的轉變，在這一過程中會釋放出一個電子，從而對有機電解液的氧化／分解產生影響，而在較高的SoC下，LTO材料中會有更多Ti3+，因此會有更多的Ti3+轉變為Ti4+，因此也就意味著釋放更多的電荷，從而加劇電解液的分解。

在不同的SoC狀態下，負極的表面形貌如下圖所示，其中圖a和圖b為原始的LTO材料，材料的顆粒粒徑為0.2-1um，LTO材料的顆粒表面比較光滑，電極表面存在較多的孔洞。在將電池充電到50%SoC后，電極表面的一些孔洞已經消失了，同時LTO材料的顆粒表面也開始變的粗糙，表面電解液在負極表面發生了分解。當將電池充電到100%SoC后，電極表面覆蓋了一層厚厚的電解液分解產物，同時電極表面所有的孔洞也都消失了。結合前面的產氣研究，基本上可以判斷，LTO電池的產氣行為主要是因為電解液在LTO負極表面發生分解所致。

為了研究LTO／電解液界面反應特性，WeiLiu利用XAES手段對LTO進行了研究，分析結果如下圖所示。其中圖a為TiL2，3-edge的特征圖譜，其中P3和P4峰，代表L3-edge，P3和P4代表L2-edge，分別對應著Ti2P3/2和TiP1/2激發態。我們可以看到當電池充電到50%SoC后，所有的特征峰強度都降低了，同時P1峰和P2峰的強度比t2g／eg也發生了降低，而Ti4+還原為Ti3+會降低t2g／eg，這說明LTO中更多的Ti4+轉變為Ti3+。同時我們還發現，在將電池充電到100%SoC后，幾乎所有的特征峰都消失不見了，由于XAES探測深度僅為5-10nm，因此WeiLiu認為這主要是LTO顆粒的表面被一層超過10nm厚的電解液分解產物所覆蓋，導致無法探測到LTO材料本身。這一點也從OK-edge特征譜（圖b）上得到了驗證，從圖上可以看到在將電池充電到100%SoC后，O的電子結構從1s轉變為p，這種電子結構的氧主要出現在C-OH結構中，例如COOH官能團，因此這也說明了電解液在LTO顆粒表面發生了分解。

下圖為經過兩次0.5C充放電循環后電池的倍率性能和循環性能測試，從圖a可以看到，在0.5C倍率下，電池的初始放電容量為5.27Ah，電壓平臺在2.2V左右，LTO的比容量在144.4mAh/g左右，這要低于扣式電池的測試數據，這主要是因為正極和負極的首次效率，以及SEI膜形成等因素的影響。在1，3，5和10C倍率下，電池的放電容量分別為4.91，4.41，4.05和3.77Ah，10C下相比于1C電池的容量保持率為76.8%，表明了NMC111/LTO電池良好的倍率性能。圖b為電池的循環性能，在循環100次后，使用環氧樹脂板夾著的電池容量保持率為99.1%，而沒有使用環氧樹脂板的電池容量保持率僅為93.2%，這可能是因為電池在循環過程中產氣導致的正負極距離增加，從而引起部分活性物質無法參與到充放電反應，引起的容量下降。

下圖為循環100次后，電池氣袋的體積膨脹，我們可以注意到電池在循環過程中產氣現象非常明顯，但是相比于化成過程，循環過程中由于電池使用溫度比較低，因此產氣還是比較溫和的。

下圖為電池在化成后和循環后產氣的主要成分，可以看到化成階段，產氣主要是H2，CO2/C3H8和CO，它們的體積分數分別為30.6%，14.2%和19.6%。H2主要是電解液中的水分、電極材料上吸附的水分分解造成的。而在循環的過程中電池產氣的成分發生了改變，我們看到CO2/C3H8、CO和CH4氣體在電池中所占的比例分別為20.6%、41.4%和7.3%，可以看到此時的產氣主要是因為電解液的分解，以及SEI膜的溶解和再生長。

WeiLiu分析認為NMC111／LTO電池在化成階段產氣機理如下式所示所示，產氣反應隨著溫度和SoC的提高而加速，從而導致電池在高SoC和高溫下產氣比較嚴重。

WeiLiu的研究揭示了LTO電池的產氣機理，在電池化成后，較高的SoC狀態下，由于LTO中Ti3+量比較多，而Ti3+存在自發的向Ti4+轉變的趨勢，這個過程會釋放一個電子，從而導致電解液的分解。通常我們認為LTO材料由于電勢比較高，因此在使用的過程中其表面不會產生SEI膜，但是WeiLiu發現實際上LTO表面仍然會被電解液的分解產物所覆蓋，厚度超過20nm，這也證明電解液與LTO的副反應是導致產氣的主要原因。