什么是鈦酸鋰電池？鈦酸鋰電池的介紹以及優(yōu)缺點
來源：寶鄂實業(yè)
2019-03-22 21:46
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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、長壽命和綠色環(huán)保的特點。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、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
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）電池性能改進是單個材料的性能的提升以及各關(guān)鍵材料的有機整合的綜合體現(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。
鈦酸鋰電池介紹_鈦酸鋰電池的優(yōu)缺點
鈦酸鋰電池優(yōu)點
1、安全性好：電動車電池最重要的一點就是需要高安全性，鈦酸鋰由于其平衡電位高，不會在負(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，而不會在充放電過程中發(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散系數(shù)是2×10-8cm-2/s，比石墨負(fù)極多一個數(shù)量級，可以快速充放電，快速充電能力是考察電動車電池的一個重要指標(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下降，尤其是嵌入能力，鈦酸鋰負(fù)極在-30℃下充電也不會出現(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
鈦酸鋰電池缺點
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。
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
鈦酸鋰負(fù)極鋰離子電池將會在以下領(lǐng)域得到發(fā)展：
（1）取代鋅錳、堿錳一次電池，為社會節(jié)約財富；
?。?）取代鎳鎘、鎳氫小型二次電池，經(jīng)久耐用；
?。?）電動自行車和電動摩托車動力電池；
?。?）取代5安時鎳氫電池，用于HEV汽車；
?。?）輕型專用汽車和小型上下班用車；
?。?）家庭和電網(wǎng)儲能電。
RICOH推出的適合4.2V鋰離子電池的保護芯片,其過充保護電壓是4.35V+/-0.05V,日本精工SIEKO推出的8241系列中適合4.2V鋰離子電池的保護芯片,其過充保護電壓是4.275V+/-0.025V
而鋰離子電池充飽的時候,其電池電壓應(yīng)該落在4.20V+/-0.04V之間,并沒有觸發(fā)保護線路動作.之所以廠家說明長時間充電不會過充是因為手機的充電管理確保在電池電壓已經(jīng)到達(dá)4.20V以后不會繼續(xù)充電.而是保持監(jiān)視狀態(tài).
等到了過充保護的電壓,比如4.275V,這個鋰離子電池已經(jīng)是過充了,此時保護線路才被切斷.防止進一步過充的危險.
