關(guān)于鈦酸鋰電池安全解析
來源：寶鄂實業(yè)
2019-07-20 10:59
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鈦酸鋰電池——材料特性（一）
鈦酸鋰，Li4Ti5O12，面心立方尖晶石結(jié)構(gòu)。常用的化合物分子式為AM2O4，空間群為Fd3m，晶胞參數(shù)a=0.836nm。
尖晶石結(jié)構(gòu)對鋰離子有一定的容納空間，通俗來說一個鈦酸鋰能容納3個鋰離子。充放電時鋰離子嵌入和脫嵌對鈦酸鋰材料的結(jié)構(gòu)幾乎沒有影響，鈦酸鋰的晶型結(jié)構(gòu)幾乎無變化，a值僅從0.836nm增大到0.837nm。這種現(xiàn)象被稱為“零應(yīng)變”，因此鈦酸鋰也被稱為“零應(yīng)變材料”。
鈦酸鋰電池——材料特性（二）
注：所述其他鋰電池（LMO、LFP、NCA）指負(fù)極為石墨C的鋰電池
安全性——鈦酸鋰（LTO) VS 其他鋰電池（一）
鈦酸鋰（LTO）
充電電位平臺稍負(fù)于1.55V，即使在充電后期、低溫或高倍率充電的情況下，此負(fù)極的電位也不會達(dá)到鋰離子還原成金屬鋰的電位，不會產(chǎn)生析鋰引發(fā)的安全事故。
其他鋰電池
嵌鋰的電位約為0.1V，在低溫、高倍率充電時易在負(fù)極表面析出鋰金屬，一定程度便會刺破隔膜，造成電池內(nèi)部短路，產(chǎn)生爆炸等嚴(yán)重危害人身安全。
安全性——鈦酸鋰（LTO) VS 其他鋰電池（二）
鈦酸鋰（LTO）
1）發(fā)生短路故障時歐姆阻抗急劇增加，抑制放電反應(yīng)，不會引起過大的瞬間電流和溫度上升；
2）LTO本身均不可燃；
上述兩點保證了電池的安全性。
其他鋰電池
1）易發(fā)生內(nèi)短路事件；
2）其本身具備可燃性；
上述兩點極易引發(fā)電池爆炸等重大安全事故。
工作溫度范圍——鈦酸鋰（LTO) VS 其他鋰電池
由于鈦酸鋰電池在高溫、低溫環(huán)境中均可以達(dá)到安全使用，也體現(xiàn)出其耐寬溫（尤其耐低溫）的重要優(yōu)勢。而普通石墨類負(fù)極電池在溫度低于-20度時能量就開始衰減，-30度時充電容量僅為充電總?cè)萘康?4%，在嚴(yán)寒天氣下根本無法正常工作。
循環(huán)壽命——鈦酸鋰（LTO) VS 其他鋰電池
LTO：循環(huán)過程中體積變化僅為0.1%～0.3%，能避免充放電過程中因材料的伸縮變化而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的變化，從而提高電極的性能和減少比容量的大幅度衰減；循環(huán)過程不產(chǎn)生SEI膜。東芝、盟固利等提供的材料顯示循環(huán)壽命不少于10000次。
其他鋰電池：循環(huán)過程中有約10% 的體積膨脹；在電極表面產(chǎn)生一層SEI鈍化膜。這兩者均會減少其循環(huán)壽命。
鈦酸鋰電池——倍率特性
充電效率和成本——鈦酸鋰（LTO) VS 其他鋰電池
注：其他鋰電池以磷酸鐵鋰電池（LFP）為例
鈦酸鋰電池具備大倍率充放電的特性，充電倍率為磷酸鐵鋰的3倍（無熱管理情況下），以 100Ah磷酸鐵鋰和60Ah鈦酸鋰，100A放電，工作10小時為例：
LFP：充電2.5h，充電時間=[10/(1+2.5)]*2.5=7.12h
LTO：充電1/3h(3C充電），放電一次0.625h，
充電時間=[10/(1/3+0.625)]*1/3=3.43h
①鈦酸鋰電池縮短充電時間，減少車輛配置，在繁忙的自動化市場，時間意味著金錢，工作效率提升帶來的是成本的降低。
②鈦酸鋰電池循環(huán)壽命可達(dá)到12000次以上，壽命延長降低更換和維護(hù)的成本。
③鈦酸鋰具備良好的溫度適應(yīng)性、倍率特性、長壽命特性，可適應(yīng)更多更惡劣的特種工作環(huán)境。
