詳解鈦酸鋰新型鋰離子電池負(fù)極材料以及優(yōu)點(diǎn)介紹
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2020-01-16 17:48
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新型負(fù)極材料等的研究與應(yīng)用也開(kāi)始受到業(yè)內(nèi)關(guān)注，鈦酸鋰電池新型負(fù)極材料是一個(gè)非常重要的方向。鈦酸鋰具有一些其它負(fù)極材料無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)。作為動(dòng)力鋰離子電池的負(fù)極材料，有著巨大的研究?jī)r(jià)值和商業(yè)應(yīng)用潛力。
由于傳統(tǒng)石墨材料性能上存在缺陷，硅碳復(fù)合材料、鈦酸鋰等新型負(fù)極材料，也因此而受到了鋰電行業(yè)的廣泛關(guān)注。鈦酸鋰以其優(yōu)異的安全性、超長(zhǎng)循環(huán)性能、快速充放電和超寬的高/低溫性能，成為新型鋰離子電池的負(fù)極材料研究熱點(diǎn)，其應(yīng)用前景也不斷拓展。
鈦酸鋰電池.jpg
尖晶石型結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰由于具有極高的循環(huán)壽命和安全特性，被認(rèn)為是目前最具應(yīng)用前景的鋰離子電池負(fù)極材料之一。將高導(dǎo)電、環(huán)境友好、化學(xué)和熱性能穩(wěn)定且結(jié)構(gòu)多樣的碳材料與鈦酸鋰形成復(fù)合負(fù)極材料，可有效提高材料的導(dǎo)電性，同時(shí)抑制脹氣，對(duì)電極材料的性能優(yōu)化起到非常關(guān)鍵的作用。
與石墨負(fù)極相比，鈦酸鋰具有更高的嵌鋰電位，可有效避免金屬鋰的析出和鋰枝晶的形成。鈦酸鋰及嵌鋰態(tài)的Li7Ti5O12具有遠(yuǎn)高于石墨的熱力學(xué)穩(wěn)定性，不易引起電池的熱失控，從而具有更高的安全性。
同時(shí)，鈦酸鋰在鋰離子嵌入、脫出的過(guò)程中，晶格參數(shù)幾乎不發(fā)生變化，晶體結(jié)構(gòu)能夠保持高度的穩(wěn)定性，是一種“零應(yīng)變”材料，因此具有極為優(yōu)良的循環(huán)穩(wěn)定性。此外，鈦酸鋰還具有優(yōu)異的低溫性能，快速充電能力，較高的性價(jià)比，因而在大規(guī)模儲(chǔ)能等領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景。
國(guó)內(nèi)外對(duì)鈦酸鋰電池技術(shù)的研究可謂是風(fēng)起云涌。其產(chǎn)業(yè)鏈可分為鈦酸鋰材料制備、鈦酸鋰電池生產(chǎn)與鈦酸鋰電池系統(tǒng)的集成及其在電動(dòng)車及儲(chǔ)能市場(chǎng)的應(yīng)用。國(guó)內(nèi)在鈦酸鋰材料量產(chǎn)方面已有多家，如四川興能新材料有限公司、珠海銀隆新能源有限公司、湖州微宏動(dòng)力有限公司、深圳貝特瑞新能源材料股份有限公司、湖南杉杉新材料有限公司以及安徽和深圳周邊的多家規(guī)模較小的鈦酸鋰電池生產(chǎn)廠家。
鈦酸鋰電池的四大優(yōu)點(diǎn)
1.安全穩(wěn)定性好。由于鈦酸鋰負(fù)極材料嵌鋰電位高，在充電的過(guò)程中避免了金屬鋰的生成和析出，又因其平衡電位高于絕大部分電解質(zhì)溶劑的還原電位，不與電解液反應(yīng)，不形成固—液界面鈍化膜，避免了很多副反應(yīng)的發(fā)生，從而大大的提高了安全性。
2.快充性能優(yōu)異。鈦酸鋰電池十分鐘左右即可充滿，較傳統(tǒng)的電池有了質(zhì)的飛躍。
3.循環(huán)壽命長(zhǎng)。與傳統(tǒng)鋰離子電池普遍采用的石墨材料相比，鈦酸鋰材料在充放電嵌脫鋰過(guò)程中，骨架結(jié)構(gòu)幾乎不發(fā)生收縮或膨脹，被稱為“零應(yīng)變”材料，避免了一般電極材料脫/嵌鋰離子時(shí)晶胞體積應(yīng)變而造成的電極結(jié)構(gòu)損壞的問(wèn)題，因而具有非常優(yōu)異的循環(huán)性能。
4.耐寬溫性能良好。鈦酸鋰電池在-40℃到70℃均可正常充放電，無(wú)論是在冰封的北國(guó)，還是在炎熱的南方，車輛都不會(huì)因電池“休克”而影響工作，消除了用戶的后顧之憂。
現(xiàn)有鈦酸鋰電池技術(shù)方案采用正極為三元材料或錳酸鋰，負(fù)極為鈦酸鋰的組合方式。鈦酸鋰具有較高的電位和特殊結(jié)構(gòu)，可以防止在充電過(guò)程出現(xiàn)鋰離子出現(xiàn)還原反應(yīng)出現(xiàn)鋰枝晶的問(wèn)題，防止短路等安全性的問(wèn)題，屬于比較安全的電池。
鈦酸鋰是一種理想的嵌入型電極材料,具有充電次數(shù)多、充電過(guò)程快、安全等特性,使其成為了研究新型鋰離子電池負(fù)極材料的熱點(diǎn)。
