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鈦酸鋰離子電池缺點和優點介紹

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2020年09月08日  

優點


1.安全性好,電動汽車電池最重要的一點就是要高安全性,鈦酸鋰由于其平衡電位高,不會在負極形成鋰枝晶,而具有很好的安全性。


2.循環性能好,由于其是零應變材料,而不會在充放電過程中發生結構的變化,具有非常優越的循環性能。


3.可以快速充放電,鋰離子在鈦酸鋰晶體中的擴散系數是2×10-8cm-2/s,比石墨負極多一個數量級,可以快速充放電,快速充電能力是考察電動汽車電池的一個重要指標。


4.工作溫度范圍寬-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,鈦酸鋰負極在-30℃下充電也不會出現導致短路或使負極惡化的鋰枝晶出現,這是石墨負極無法做到的,在廣泛的環境下能夠快速充電和放電,適用于車載用途。


5.自放電小,在一個帖子提到我們的實驗數據,正極采用我們常規型錳酸鋰,負極用鈦酸鋰,60度存儲28天容量剩余率88%,容量恢復率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、無泄露、無記憶效應、自放電率低、充放電迅速、循環壽命超長、工作環境溫度范圍寬、安全穩定綠色環保等特點,所以在通信電源領域具有非常廣泛的應用前景。


鈦酸鋰作為負極材料時電位平臺高達1.55V,比傳統石墨負極材料高出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。技術專家盧藍光曾表示,電池快速充電時對負極電壓需求比較低,但假如過低,鋰離子電池就容易析出非常活潑的金屬鋰,這種鋰離子不僅導電,還能跟電解液起反應,然后釋放熱量,出現可燃氣體,引發火災。而鈦酸鋰因為高出來的1V電壓防止了負極電壓為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、低溫環境中均可以達到安全使用,也體現出其耐寬溫(尤其耐低溫)的重要優勢。目前,銀隆鈦酸鋰離子電池的安全工作溫度區域在-50度到65度之間,而普通石墨類負極電池在溫度低于-20度時能量就開始衰減,-30度時充電容量僅為充電總容量的14%,在嚴寒天氣下根本無法正常工作。此外,由于鈦酸鋰離子電池即便過度充電,也僅有1%的體積變化,被稱為零應變材料,這使其有著極長的壽命。銀隆董事長魏銀倉曾表示,銀隆鈦酸鋰離子電池壽命可達30年,與汽車使用壽命相當,而普通石墨負極材料電池平均壽命不過3-4年。從全壽命周期看,鈦酸鋰離子電池成本更低。


鈦酸鋰的最后一個優勢是快速充放電能力強,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,而普通石墨負極材料的電池充電倍率僅有2C-4C。基于鈦酸鋰離子電池的這些技術特點,業內人士認為其契合了新能源公交車、大型儲能裝備的需求。


采用電動汽車輛取代燃油車輛是解決城市環境污染的最佳選擇,其中鋰離子動力鋰電池引起了研究者的廣泛關注。為了滿足電動汽車輛對車載型離子動力鋰電池的要求,研制安全性高、倍率性能好且長壽命的負極材料是其熱點和難點。


商業化的鋰離子電池負極重要采用碳材料,但以碳做負極的鋰離子電池在應用上仍存在一些弊端:


1、過充電時易析出鋰枝晶,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,循環穩定性差。


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