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鈦酸鋰電池不能廣泛應用的原因

鈦酸鋰電池是一種用作鋰離子電池負極材料-鈦酸鋰,可與錳酸鋰、三元材料或磷酸鐵鋰等正極材料組成2.4V或1.9V的鋰離子二次電池。此外,它還可以用作正極,與金屬鋰或鋰合金負極組成1.5V的鋰二次電池,但是還是沒能普及應用,為什么呢?

太酸鋰電池

雖然鈦酸鋰電池有極佳的安全性能使得對鈦酸鋰離子電池的研究成為熱點,但是Li,Tis0:材料本身的較低的電子電導率(10-13S/cm)和鋰離子擴散系數(10-10~10-13cm2/S)極大地限制了在大倍率充放下的應用。將Li,TiO的顆粒尺寸納米化以后可以擴大有效的反應面積和減小擴散距離,從而顯著的提升材料的倍率性能。但是材料顆粒納米化的過程往往比較困難,需要較高的成本,目前難以實現大規模的工業生產。

鈦酸鋰電池在循環使用中會發生持續產氣,導致電池包鼓脹,高溫時尤其嚴重,影響正負極的接觸,增加電池阻抗,影響電池性能的發揮。這也是限制負極材料鈦酸鋰廣泛應用到電池中的主要障礙之一。

鈦酸鋰(LTO)材料在電池中作為負極材料使用,由于其自身特性的原因,材料與電解液之間容易發生相互作用并在充放循環反應過程中產生氣體析出,因此普通的鈦酸鋰電池容易發生脹氣,導致電芯鼓包,電性能也會大幅下降,極大地降低了鈦酸鋰電池的理論循環壽命。測試數據表明,普通的鈦酸鋰電池在經過1500-2000次左右的循環就會發生脹氣的現象,導致無法正常使用,這也是制約鈦酸鋰電池大規模應用的一個重要原因。

鈦酸鋰電池也有優點:鈦酸鋰電池具有體積小、重量輕、能量密度高、密封性能好、無泄露、無記憶效應、自放電率低、充放電迅速、循環壽命超長、工作環境溫度范圍寬、安全穩定綠色環保等特點。

1、鈦酸鋰作為負極材料時電位平臺高達1.55V,比傳統石墨負極材料高出1V還多,雖然損失了一些能量密度,但也意味著電池更加安全。

2、由于鈦酸鋰電池在高溫、低溫環境中均可以達到安全使用,也體現出其耐寬溫(尤其耐低溫)的重要優勢。目前,銀隆鈦酸鋰電池的安全工作溫度區域在-50度到65度之間,而普通石墨類負極電池在溫度低于-20度時能量就開始衰減,-30度時充電容量僅為充電總容量的14%,在嚴寒天氣下根本無法正常工作。

3、鈦酸鋰的最后一個優勢是快速充放電能力強,充電倍率高。目前銀隆鈦酸鋰電池的充電倍率有10C、甚至20C,而普通石墨負極材料的電池充電倍率僅有2C-4C。

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