作為鋰離子電池負(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、長壽命和綠色環(huán)保的特點?？梢灶A(yù)見：鈦酸鋰材料在2-3年后，一定會成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、電動摩托車和要求高安全性、高穩(wěn)定性和長周期的應(yīng)用領(lǐng)域。鈦酸鋰電池工作電壓2.4V，最高電壓3.0V，充電電流大于2C。

 

　　

 

2

鈦酸鋰電池的特性

　　

 

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，電性能也會大幅下降，極大地降低了鈦酸鋰電池的理論循環(huán)壽命。測試數(shù)據(jù)表明，普通的鈦酸鋰電池在經(jīng)過1 500-2 000次左右的循環(huán)就會發(fā)生脹氣的現(xiàn)象，導(dǎo)致無法正常使用，這也是制約鈦酸鋰電池大規(guī)模應(yīng)用的一個重要原因。鈦酸鋰（LTO）電池性能改進(jìn)是單個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)。針對快速充電與長使用壽命的要求，除負(fù)極材料以外，還要針對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），同時結(jié)合特殊的工程化工藝經(jīng)驗，最終形成了“不脹氣”的鈦酸鋰LpTO電池產(chǎn)品，并首先實現(xiàn)了在電動公交客車上的批量應(yīng)用。測試數(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25 000次，剩余容量超過80%，同時電芯產(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公交的實際應(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，可以保證純電動公交客車的日常商業(yè)化運營。

 

 

　　

 

3

優(yōu)點

　　

 

采用電動車輛取代燃油車輛是解決城市環(huán)境污染的最佳選擇，其中鋰離子動力電池引起了研究者的廣泛關(guān)注。為了滿足電動車輛對車載型離子動力電池的要求，研制安全性高、倍率性能好且長壽命的負(fù)極材料是其熱點和難點。

 

　　

 

商業(yè)化的鋰離子電池負(fù)極主要采用碳材料，但以碳做負(fù)極的鋰電池在應(yīng)用上仍存在一些弊端：

 

　　

 

1、過充電時易析出鋰枝晶，造成電池短路，影響鋰電池的安全性能;

 

　　

 

2、易形成SEI膜而導(dǎo)致首次充放電效率較低，不可逆容量較大;

 

　　

 

3、即碳材料的平臺電壓較低（接近于金屬鋰），并且容易引起電解液的分解，從而帶來安全隱患。

 

　　

 

4、在鋰離子嵌入、脫出過程中體積變化較大，循環(huán)穩(wěn)定性差。

 

　　

 

與碳材料相比，尖晶石型的Li4Ti5O12具有明顯的優(yōu)勢：

 

　　

 

1、它為零應(yīng)變材料，循環(huán)性能好;

 

　　

 

2、放電電壓平穩(wěn)，而且電解液不致發(fā)生分解，提高鋰電池安全性能;

 

　　

 

3、與炭負(fù)極材料相比，鈦酸鋰具有高的鋰離子擴(kuò)散系數(shù)（為2 *10-8cm2/s），可高倍率充放電等。

 

　　

 

4、鈦酸鋰的電勢比純金屬鋰的高，不易產(chǎn)生鋰晶枝，為保障鋰電池的安全提供了基礎(chǔ)。

 

 

　　

 

4

缺點

　　

 

1、相對其他類型的鋰離子動力電池能量密度會低一些。

 

　　

 

2、脹氣問題一直阻礙著鈦酸鋰電池的應(yīng)用。

 

　　

 

3、相對其他類型的鋰離子動力電池價格偏高。

 

　　

 

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逐漸增大。

 

　　

 

5

應(yīng)用在電動車上的優(yōu)缺點

　　

 

能量密度低是其最為突出的問題，所以更適合于一些特種的電動汽車的用途，想讓汽車跑遠(yuǎn)點的都請忽略它。

 

　　

 

6

鈦酸鋰介紹

　　

 

175mAh/g的理論容量，對鋰電位1.5V----因此也不會產(chǎn)生SEI，不可逆容量低（所以這個材料壽命和安全性好），嵌脫鋰時體積應(yīng)變只有不到0.2%，所以材料結(jié)構(gòu)特別穩(wěn)定。制成時是Li4Ti5O12，充電滿后是Li7Ti5O12。該材料安全，壽命長，在功率型以及低溫用途下表現(xiàn)出色。

 

　　

 

下面開始分析：

 

　　

 

容量不低，175mAh/g，但是這只是容量，不是能量，電壓乘以電量得到的才是能量。此材料電壓是1.5V，OK。