鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1522次 | 2020年09月08日
鈦酸鋰離子電池缺點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)介紹
優(yōu)點(diǎn)
1.安全性好,電動(dòng)汽車電池最重要的一點(diǎn)就是要高安全性,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(guò)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(jí),可以快速充放電,快速充電能力是考察電動(dòng)汽車電池的一個(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(wú)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。
鈦酸鋰離子電池具有體積小、重量輕、能量密度高、密封性能好、無(wú)泄露、無(wú)記憶效應(yīng)、自放電率低、充放電迅速、循環(huán)壽命超長(zhǎng)、工作環(huán)境溫度范圍寬、安全穩(wěn)定綠色環(huán)保等特點(diǎn),所以在通信電源領(lǐng)域具有非常廣泛的應(yīng)用前景。
鈦酸鋰作為負(fù)極材料時(shí)電位平臺(tái)高達(dá)1.55V,比傳統(tǒng)石墨負(fù)極材料高出1V還多,雖然損失了一些能量密度,但也意味著電池更加安全。技術(shù)專家盧藍(lán)光曾表示,電池快速充電時(shí)對(duì)負(fù)極電壓需求比較低,但假如過(guò)低,鋰離子電池就容易析出非常活潑的金屬鋰,這種鋰離子不僅導(dǎo)電,還能跟電解液起反應(yīng),然后釋放熱量,出現(xiàn)可燃?xì)怏w,引發(fā)火災(zāi)。而鈦酸鋰因?yàn)楦叱鰜?lái)的1V電壓防止了負(fù)極電壓為0的情況,也就間接防止了鋰離子的析出,從而保證了電池的安全性。
由于鈦酸鋰離子電池在高溫、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(shì)。目前,銀隆鈦酸鋰離子電池的安全工作溫度區(qū)域在-50度到65度之間,而普通石墨類負(fù)極電池在溫度低于-20度時(shí)能量就開始衰減,-30度時(shí)充電容量?jī)H為充電總?cè)萘康?4%,在嚴(yán)寒天氣下根本無(wú)法正常工作。此外,由于鈦酸鋰離子電池即便過(guò)度充電,也僅有1%的體積變化,被稱為零應(yīng)變材料,這使其有著極長(zhǎng)的壽命。銀隆董事長(zhǎng)魏銀倉(cāng)曾表示,銀隆鈦酸鋰離子電池壽命可達(dá)30年,與汽車使用壽命相當(dāng),而普通石墨負(fù)極材料電池平均壽命不過(guò)3-4年。從全壽命周期看,鈦酸鋰離子電池成本更低。
鈦酸鋰的最后一個(gè)優(yōu)勢(shì)是快速充放電能力強(qiáng),充電倍率高。目前銀隆鈦酸鋰離子電池的充電倍率有10C、甚至20C,而普通石墨負(fù)極材料的電池充電倍率僅有2C-4C?;阝佀徜囯x子電池的這些技術(shù)特點(diǎn),業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為其契合了新能源公交車、大型儲(chǔ)能裝備的需求。
采用電動(dòng)汽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)力鋰電池引起了研究者的廣泛關(guān)注。為了滿足電動(dòng)汽車輛對(duì)車載型離子動(dòng)力鋰電池的要求,研制安全性高、倍率性能好且長(zhǎng)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)極重要采用碳材料,但以碳做負(fù)極的鋰離子電池在應(yīng)用上仍存在一些弊端:
1、過(guò)充電時(shí)易析出鋰枝晶,造成電池短路,影響鋰離子電池的安全性能;
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(lái)安全隱患。
4、在鋰離子嵌入、脫出過(guò)程中體積變化較大,循環(huán)穩(wěn)定性差。