關(guān)于鋰離子電池負(fù)極材料鈦酸鋰的研究應(yīng)用
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2020-02-27 13:41
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目前商業(yè)化的鋰離子電池負(fù)極材料大多采用各種嵌鋰碳材料，碳材料存在一些致命的缺陷，如材料制備方法較復(fù)雜；在循環(huán)過程中易形成表面鈍化膜，導(dǎo)致容量損失；同時(shí)易洗出鋰枝晶使電池短路，從而引發(fā)安全問題等。同碳負(fù)極材料相比，合金類負(fù)極材料具有較高的比容量，但其循環(huán)性能相對較差，因此有必要開發(fā)能滿足倍率和安全要求的新型負(fù)極材料。
鈦酸鋰電池應(yīng)用：便攜式電動工具、儲能電源；汽車應(yīng)急啟動電源、電池模塊、儲能基站電源；太陽能光電產(chǎn)品、LED照明；替代超級電容、存儲電源。
鈦酸鋰電池因其固有的特性被認(rèn)為是用于大功率鋰離子電池中最有前途的陽極材料之一。一方面它具有較高的嵌鋰電位，可防止鋰枝晶的出現(xiàn)和固體電解質(zhì)界面膜的形成，從而安全性能得到提高；
另一方面鈦酸鋰在鋰嵌入/脫嵌過程中體積變化非常小，因此被稱為“零應(yīng)變”材料，這種“零應(yīng)變”材料使其具有優(yōu)良的可逆性和較長的壽命，雖然鈦酸鋰在鋰電池中具有很大的應(yīng)用潛力，但其電導(dǎo)率低，鋰離子擴(kuò)散系數(shù)小，在一定的程度上阻礙了其發(fā)展。
鈦酸鋰被作為一種備受關(guān)注的負(fù)極材料，因具有如下優(yōu)點(diǎn)：
1）鈦酸鋰在脫嵌鋰前后幾乎“零應(yīng)變（脫嵌鋰前后晶胞參數(shù)”a從0.836nm僅變?yōu)?.837nm）；
2）嵌鋰電位較高（1.55V），避免“鋰枝晶”產(chǎn)生，安全性較高；
3）在充放電過程中幾乎不發(fā)生結(jié)構(gòu)改變，循環(huán)性能良好；有很好的充放電平臺；
4）化學(xué)擴(kuò)散系數(shù)和庫倫效率高；
5）與商品化的碳負(fù)極材料相比，通常具有更好電化學(xué)性能和安全性。
與傳統(tǒng)的商業(yè)化碳負(fù)極材料相比，鈦酸鋰具有較高的嵌鋰電勢，能夠阻止電極表面電解液被還原。而且作為零應(yīng)變嵌鋰材料，鈦酸鋰在充放電過程中具有優(yōu)越的可逆性，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和卓越的鋰離子遷移率，因此鈦酸鋰具有較好的循環(huán)性能和安全性能。盡管鈦酸鋰具有上述諸多優(yōu)點(diǎn)，但是鈦酸鋰的電子電導(dǎo)率很低，限制了其商業(yè)應(yīng)用。
鈦酸鋰作為鋰離子電池負(fù)極材料，面臨著導(dǎo)電性和大電流充放電性能差、密度低的問題。目前解決導(dǎo)電性問題的方法，主要是在顆粒加入一定量的碳，但效果并不是很好，鈦酸鋰負(fù)極的制備，主要是采用固相反應(yīng)法和溶膠-凝膠法。
鈦酸鋰作為“零應(yīng)變材料”，在鋰電池負(fù)極材料中具有著重要的作用，雖然其自身存在導(dǎo)電性差、高倍率性能衰減較快等問題，制約著鈦酸鋰在鋰電中的應(yīng)用，但基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(diǎn)。鈦酸鋰材料作為動力和儲能鋰離子電池負(fù)極材料有著巨大的研究價(jià)值和商業(yè)應(yīng)用前景。
