鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1350次 | 2020年02月17日
鈦酸鋰電池有哪些特性?它的應(yīng)用前景如何?
鈦酸鋰電池優(yōu)點(diǎn)介紹:
安全性好,電動(dòng)車電池最重要的一點(diǎn)就是需要高安全性,鈦酸鋰由于其平衡電位高,不會(huì)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(huì)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(kuò)散系數(shù)是2×10-8cm-2/s,比石墨負(fù)極多一個(gè)數(shù)量級,可以快速充放電,快速充電能力是考察電動(dòng)車電池的一個(gè)重要指標(biāo)。
4.工作溫度范圍寬-30℃-60℃,低溫下鋰的嵌入及脫出能力都會(huì)下降,尤其是嵌入能力,鈦酸鋰負(fù)極在-30℃下充電也不會(huì)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。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
5.自放電小,在一個(gè)帖子提到我們的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),正極采用我們常規(guī)型錳酸鋰,負(fù)極用鈦酸鋰,60度存儲(chǔ)28天容量剩余率88%,容量恢復(fù)率95%以上。
鈦酸鋰電池缺點(diǎn):缺點(diǎn)介紹
1.對鋰電位高,導(dǎo)致工作電壓低,能量密度降低
2.電池制作過程容易產(chǎn)氣
3.電子導(dǎo)電性不好
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
鈦酸鋰電池缺點(diǎn):優(yōu)點(diǎn)介紹
1.安全性好,電動(dòng)車電池最重要的一點(diǎn)就是需要高安全性,鈦酸鋰由于其平衡電位高,不會(huì)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(huì)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(kuò)散系數(shù)是2×10-8cm-2/s,比石墨負(fù)極多一個(gè)數(shù)量級,可以快速充放電,快速充電能力是考察電動(dòng)車電池的一個(gè)重要指標(biāo)。
4.工作溫度范圍寬-30℃-60℃,低溫下鋰的嵌入及脫出能力都會(huì)下降,尤其是嵌入能力,鈦酸鋰負(fù)極在-30℃下充電也不會(huì)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,在一個(gè)帖子提到我們的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),正極采用我們常規(guī)型錳酸鋰,負(fù)極用鈦酸鋰,60度存儲(chǔ)28天容量剩余率88%,容量恢復(fù)率95%以上。
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(diǎn)。
可以預(yù)見:鈦酸鋰材料在2-3年后,一定會(huì)成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(dòng)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。鈦酸鋰電池工作電壓2.4V,最高電壓3.0V,充電電流大于2C(即電池容量值的2倍的電流)。
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(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(huì)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1500-2000次左右的循環(huán)就會(huì)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(gè)重要原因。
鈦酸鋰(LTO)電池性能改進(jìn)是單個(gè)材料的性能的提升以及各關(guān)鍵材料的有機(jī)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(shí)結(jié)合特殊的工程化工藝經(jīng)驗(yàn),最終形成了不脹氣的鈦酸鋰LpTO電池產(chǎn)品,并首先實(shí)現(xiàn)了在電動(dòng)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25000次,剩余容量超過80%,同時(shí)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(dòng)公交的實(shí)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(dòng)公交客車的日常商業(yè)化運(yùn)營。
優(yōu)點(diǎn)
采用電動(dòng)車輛取代燃油車輛是解決城市環(huán)境污染的最佳選擇,其中鋰離子動(dòng)力電池引起了研究者的廣泛關(guān)注.為了滿足電動(dòng)車輛對車載型離子動(dòng)力電池的要求,研制安全性高、倍率性能好且長壽命的負(fù)極材料是其熱點(diǎn)和難點(diǎn)。
商業(yè)化的鋰離子電池負(fù)極主要采用碳材料,但以碳做負(fù)極的鋰電池在應(yīng)用上仍存在一些弊端:
1、過充電時(shí)易析出鋰枝晶,造成電池短路,影響鋰電池的安全性能;
2、易形成SEI膜而導(dǎo)致首次充放電效率較低,不可逆容量較大;
3、即碳材料的平臺(tái)電壓較低(接近于金屬鋰),并且容易引起電解液的分解,從而帶來安全隱患。
4、在鋰離子嵌入、脫出過程中體積變化較大,循環(huán)穩(wěn)定性差。
與碳材料相比,尖晶石型的Li4Ti5O12具有明顯的優(yōu)勢:
1、它為零應(yīng)變材料,循環(huán)性能好;
2、放電電壓平穩(wěn),而且電解液不致發(fā)生分解,提高鋰電池安全性能;
3、與炭負(fù)極材料相比,鈦酸鋰具有高的鋰離子擴(kuò)散系數(shù)(為2*10-8cm2/s),可高倍率充放電等。
4、鈦酸鋰的電勢比純金屬鋰的高,不易產(chǎn)生鋰枝晶,為保障鋰電池的安全提供了基礎(chǔ)。
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