鈦酸鋰電池有哪些特性？鈦酸鋰電池有哪些應(yīng)用領(lǐng)域
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-20 13:46
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電動車/儲能發(fā)展對電池的要求:成本、安全、壽命長、裝載電量多。電池的性能：成本低；倍率性能好、快充；安全可靠；長壽命。故：安全性與成本是關(guān)鍵！
1.研究背景---鋰離子電池材料體系：金屬離子Mn+在嵌入化合物L(fēng)ixMyXz中應(yīng)有較高的氧化還原電位，能量密度高；嵌入化合物L(fēng)ixMyXz應(yīng)能允許大量的鋰離子進(jìn)行可逆嵌入和脫嵌；嵌入化合物應(yīng)有較好的電子電導(dǎo)率和離子電導(dǎo)率；嵌入化合物在整個(gè)電壓范圍內(nèi)應(yīng)化學(xué)穩(wěn)定性好；嵌入化合物應(yīng)該便宜，對環(huán)境無污染，質(zhì)量輕。
2.研究背景---結(jié)構(gòu)特征
反復(fù)說到安全性，做到三維立體結(jié)構(gòu)真的是安全的。在鋰硫電池實(shí)現(xiàn)，比如說電壓在0.8伏，穿刺再加3.1，這樣的結(jié)構(gòu)是不會掉的，因?yàn)樽陨淼谋Ｗo(hù)比較強(qiáng)。實(shí)際上構(gòu)成物質(zhì)結(jié)構(gòu)元素里面是有一個(gè)氧離子和一個(gè)硫離子，大部分都可以進(jìn)入到硫化物里面，然后在進(jìn)入到硅酸鹽
Fig.1 insertion-compound host with 2D,3D,and 1D interstitial space for Li+-ion transport*J.B. Goodenough, Y. Kim / Journal of Power Sources 196 (2011) 6688–6694.
（二）電池系統(tǒng)的六大目標(biāo)：量密度、功率密度、SOC運(yùn)行范圍、循環(huán)壽命、安全性、成本（TCO）。重點(diǎn)要解決的問題：可靠性、安全性、壽命、成本；最重要的是安全，成本是在安全、可靠性、壽命、容量密度之后。
二、為什么選擇鈦酸鋰電池
（一）鈦酸鋰的結(jié)構(gòu)
面心立方尖晶石結(jié)構(gòu)AM2O4，空間群Fd3m，晶胞參數(shù)0.836nm，結(jié)構(gòu)式為[Li3]8a[Li1Ti5]16d[O12]32e。零應(yīng)變材料，晶格常數(shù)變化很小，從0.836到0.837nm，小于1%；充電時(shí)，3個(gè)鋰離子移動，電導(dǎo)率為10-9S/cm，擴(kuò)散系數(shù)為2x10-8cm2/S，比石墨高一倍；化學(xué)電位高（對金屬鋰的電位為1.55V），很難在鈦酸鋰表面形成鋰枝晶，也難以形成 SEI膜，所以，安全性是所有這些鋰離子電池中最高的！
（二）鈦酸鋰材料與石墨的比較
二者之間的聯(lián)系：由電池充放電所引發(fā)的效應(yīng)，在電池工作期間石墨和nLTO晶體的相對機(jī)械運(yùn)動。
石墨：平面位移±10%，石墨中的壓力與應(yīng)力限制了電池使用壽命；nLTO（3D）中沒有壓力或應(yīng)力效應(yīng)，電池使用壽命較長。
三、鈦酸鋰電池的特性及生產(chǎn)商
（一）為什么鈦酸鋰電池更安全，
因?yàn)榘l(fā)生短路的時(shí)候有一個(gè)絕緣體的材料，一旦放電就變化了電導(dǎo)率很低的情況，所以電流就降低了，它自己就保護(hù)起來了。放電態(tài)的鈦酸鋰負(fù)極的電導(dǎo)率急劇降低，短路電流急劇下降，沒有熱失控現(xiàn)象發(fā)生，這是鈦酸鋰電池安全性優(yōu)于傳統(tǒng)鋰離子電池的原因之一 。
（二）鈦酸鋰電池的循環(huán)性更優(yōu)異
鈦酸鋰電池充放電厚度的變化情況，傳統(tǒng)的石墨負(fù)極的厚度的變化，波動有10%，所以電池會放，會出現(xiàn)各種問題。再來看看鈦酸鋰電池很輕松就實(shí)現(xiàn)了10000次的循環(huán)，這是實(shí)際測出來的結(jié)果。
冬天車要放在內(nèi)蒙古，或者是東北的話它就不能工作的，所以要加一層膜在里面，鈦酸鋰不需要。在低溫零下30度，鈦酸鋰沒有任何變化。而在普通的行放率在10度的情況下就不能工作了。鈦酸鋰的低溫性非?？煽?，所以我們要有選擇性的選擇材料。
（三）超長循環(huán)壽命 (25oC)
鈦酸鋰電池可以很輕松地實(shí)現(xiàn) 10000 次循環(huán)。This very long life may reduce the need for battery replacement and also allow for repurposing/reuse of batteries.
（四）鈦酸鋰電池的低溫可靠性
鈦酸鋰電池的低溫充放電性能優(yōu)異，意味著它的使用溫度范圍更寬（-40~+60oC）。
（五）TCO全生命周期成本優(yōu)勢
LTO 電池總利用的能量輸出大大多于LIB。
The TCO is compared LIB with LTO cell by simple estimation
LTO電池的初始購置成本高于普通的LIB電池，但是其全生命周期的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于普通 LIB電池!!
