什么是鈦酸鋰電池？鈦酸鋰電池的介紹以及優(yōu)缺點(diǎn)
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-03-22 21:46
點(diǎn)擊量：次
鈦酸鋰電池是一種用作鋰離子電池負(fù)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(fù)極組成1.5V的鋰二次電池。由于鈦酸鋰的高安全性、高穩(wěn)定性、長(zhǎng)壽命和綠色環(huán)保的特點(diǎn)。鈦酸鋰材料作為新一代鋰離子電池的負(fù)極材料而被廣泛應(yīng)用在新能源汽車(chē)、電動(dòng)摩托車(chē)和要求高安全性、高穩(wěn)定性和長(zhǎng)周期的應(yīng)用領(lǐng)域。
鈦酸鋰電池組成
正極：磷酸鐵鋰、錳酸鋰或三元材料、鎳錳酸鋰。
負(fù)極：鈦酸鋰材料。
隔膜：以碳作負(fù)極的鋰電池隔膜。
電解液：以碳作負(fù)極的鋰電池電解液。
電池殼：以碳作負(fù)極的鋰電池殼。
鈦酸鋰電池介紹_鈦酸鋰電池的優(yōu)缺點(diǎn)
鈦酸鋰電池特性
鈦酸鋰（LTO）材料在電池中作為負(fù)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(fā)生相互作用并在充放循環(huán)反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生氣體析出，因此普通的鈦酸鋰電池容易發(fā)生脹氣，導(dǎo)致電芯鼓包，電性能也會(huì)大幅下降，極大地降低了鈦酸鋰電池的理論循環(huán)壽命。測(cè)試數(shù)據(jù)表明，普通的鈦酸鋰電池在經(jīng)過(guò)1 500-2 000次左右的循環(huán)就會(huì)發(fā)生脹氣的現(xiàn)象，導(dǎo)致無(wú)法正常使用，這也是制約鈦酸鋰電池大規(guī)模應(yīng)用的一個(gè)重要原因。
鈦酸鋰（LTO）電池性能改進(jìn)是單個(gè)材料的性能的提升以及各關(guān)鍵材料的有機(jī)整合的綜合體現(xiàn)。針對(duì)快速充電與長(zhǎng)使用壽命的要求，除負(fù)極材料以外，還要針對(duì)鋰離子電池的其他關(guān)鍵原材料（包括正極材料、隔膜、以及電解液），同時(shí)結(jié)合特殊的工程化工藝經(jīng)驗(yàn)，最終形成了“不脹氣”的鈦酸鋰LpTO電池產(chǎn)品，并首先實(shí)現(xiàn)了在電動(dòng)公交客車(chē)上的批量應(yīng)用。
測(cè)試數(shù)據(jù)表明，在6C充電，6C放電，100%DOD的條件下，鈦酸鋰LpTO單體電池的循環(huán)壽命超過(guò)25 000次，剩余容量超過(guò)80%，同時(shí)電芯產(chǎn)生的脹氣現(xiàn)象不明顯，不影響其壽命；而重慶快速充電純電動(dòng)公交的實(shí)際應(yīng)用情況也表明，在電池成組以后，電性能的表現(xiàn)也相當(dāng)優(yōu)異，可以保證純電動(dòng)公交客車(chē)的日常商業(yè)化運(yùn)營(yíng)。
鈦酸鋰電池介紹_鈦酸鋰電池的優(yōu)缺點(diǎn)
鈦酸鋰電池優(yōu)點(diǎn)
1、安全性好：電動(dòng)車(chē)電池最重要的一點(diǎn)就是需要高安全性，鈦酸鋰由于其平衡電位高，不會(huì)在負(fù)極形成鋰枝晶，而具有很好的安全性。
2、循環(huán)性能好：由于其是“零應(yīng)變”材料，而不會(huì)在充放電過(guò)程中發(fā)生結(jié)構(gòu)的變化，具有非常優(yōu)越的循環(huán)性能。
3、可以快速充放電：鋰離子在鈦酸鋰晶體中的擴(kuò)散系數(shù)是2×10-8cm-2/s，比石墨負(fù)極多一個(gè)數(shù)量級(jí)，可以快速充放電，快速充電能力是考察電動(dòng)車(chē)電池的一個(gè)重要指標(biāo)。
4、工作溫度范圍為-30℃~60℃：低溫下鋰的嵌入及脫出能力都會(huì)下降，尤其是嵌入能力，鈦酸鋰負(fù)極在-30℃下充電也不會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)致短路或使負(fù)極惡化的鋰枝晶出現(xiàn)，這是石墨負(fù)極無(wú)法做到的，在廣泛的環(huán)境下能夠快速充電和放電，適用于車(chē)載用途。
5、自放電小：正極采用常規(guī)型錳酸鋰，負(fù)極用鈦酸鋰的電池，60度存儲(chǔ)28天容量剩余率88%，容量恢復(fù)率95%以上。
鈦酸鋰電池介紹_鈦酸鋰電池的優(yōu)缺點(diǎn)
鈦酸鋰電池缺點(diǎn)
1、相對(duì)其他類(lèi)型的鋰離子動(dòng)力電池能量密度會(huì)低一些。
2、脹氣問(wèn)題一直阻礙著鈦酸鋰電池的應(yīng)用。
3、相對(duì)其他類(lèi)型的鋰離子動(dòng)力電池價(jià)格偏高。
4、電池一致性仍存在差異，隨著充放電次數(shù)的增加電池一致性差異會(huì)逐漸增大。
鈦酸鋰電池應(yīng)用前景
鈦酸鋰電池介紹_鈦酸鋰電池的優(yōu)缺點(diǎn)
鈦酸鋰負(fù)極鋰離子電池將會(huì)在以下領(lǐng)域得到發(fā)展：
?。?）取代鋅錳、堿錳一次電池，為社會(huì)節(jié)約財(cái)富；
（2）取代鎳鎘、鎳氫小型二次電池，經(jīng)久耐用；
?。?）電動(dòng)自行車(chē)和電動(dòng)摩托車(chē)動(dòng)力電池；
?。?）取代5安時(shí)鎳氫電池，用于HEV汽車(chē)；
（5）輕型專(zhuān)用汽車(chē)和小型上下班用車(chē)；
（6）家庭和電網(wǎng)儲(chǔ)能電。
RICOH推出的適合4.2V鋰離子電池的保護(hù)芯片,其過(guò)充保護(hù)電壓是4.35V+/-0.05V,日本精工SIEKO推出的8241系列中適合4.2V鋰離子電池的保護(hù)芯片,其過(guò)充保護(hù)電壓是4.275V+/-0.025V
而鋰離子電池充飽的時(shí)候,其電池電壓應(yīng)該落在4.20V+/-0.04V之間,并沒(méi)有觸發(fā)保護(hù)線路動(dòng)作.之所以廠家說(shuō)明長(zhǎng)時(shí)間充電不會(huì)過(guò)充是因?yàn)槭謾C(jī)的充電管理確保在電池電壓已經(jīng)到達(dá)4.20V以后不會(huì)繼續(xù)充電.而是保持監(jiān)視狀態(tài).
等到了過(guò)充保護(hù)的電壓,比如4.275V,這個(gè)鋰離子電池已經(jīng)是過(guò)充了,此時(shí)保護(hù)線路才被切斷.防止進(jìn)一步過(guò)充的危險(xiǎn).
