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钛酸锂电池将会是一种理想的嵌入型电极材料



  负极材料的能量密度是影响锂离子电池能量密度的主要因素之一,钛酸锂作为新型锂离子电池的负极材料由于其多项优异的性能而受到重视。所以钛酸锂为负极的锂离子电池的安全性是目前锂电池生产见到的各种类型的锂离子电池中安全性最高的。

  新型负极材料等的研究与应用也开始受到业内关注,钛酸锂电池新型负极材料是一个非常重要的方向。钛酸锂具有一些其它负极材料无可比拟的优点。作为动力锂离子电池的负极材料,有着巨大的研究价值和商业应用潜力。

  由于传统石墨材料性能上存在缺陷,硅碳复合材料、钛酸锂等新型负极材料,也因此而受到了锂电行业的广泛关注。钛酸锂以其优异的安全性、超长循环性能、快速充放电和超宽的高/低温性能,成为新型锂离子电池的负极材料研究热点,其应用前景也不断拓展。

  尖晶石型结构的钛酸锂由于具有极高的循环寿命和安全特性,被认为是目前最具应用前景的锂离子电池负极材料之一。将高导电、环境友好、化学和热性能稳定且结构多样的碳材料与钛酸锂形成复合负极材料,可有效提高材料的导电性,同时抑制胀气,对电极材料的性能优化起到非常关键的作用。

  与石墨负极相比,钛酸锂具有更高的嵌锂电位,可有效避免金属锂的析出和锂枝晶的形成。钛酸锂及嵌锂态的Li7Ti5O12具有远高于石墨的热力学稳定性,不易引起电池的热失控,从而具有更高的安全性。

  同时,钛酸锂在锂离子嵌入、脱出的过程中,晶格参数几乎不发生变化,晶体结构能够保持高度的稳定性,是一种“零应变”材料,因此具有极为优良的循环稳定性。此外,钛酸锂还具有优异的低温性能,快速充电能力,较高的性价比,因而在大规模储能等领域具有较好的应用前景。

  国内外对钛酸锂电池技术的研究可谓是风起云涌。其产业链可分为钛酸锂材料制备、钛酸锂电池生产与钛酸锂电池系统的集成及其在电动车及储能市场的应用。国内在钛酸锂材料量产方面已有多家,如四川兴能新材料有限公司、珠海银隆新能源有限公司、湖州微宏动力有限公司、深圳贝特瑞新能源材料股份有限公司、湖南杉杉新材料有限公司以及安徽和深圳周边的多家规模较小的钛酸锂电池生产厂家。

  钛酸锂电池的四大优点:1.安全稳定性好。由于钛酸锂负极材料嵌锂电位高,在充电的过程中避免了金属锂的生成和析出,又因其平衡电位高于绝大部分电解质溶剂的还原电位,不与电解液反应,不形成固液界面钝化膜,避免了很多副反应的发生,从而大大的提高了安全性。2.快充性能优异。钛酸锂电池十分钟左右即可充满,较传统的电池有了质的飞跃。

  3.循环寿命长。与传统锂离子电池普遍采用的石墨材料相比,钛酸锂材料在充放电嵌脱锂过程中,骨架结构几乎不发生收缩或膨胀,被称为“零应变”材料,避免了一般电极材料脱/嵌锂离子时晶胞体积应变而造成的电极结构损坏的问题,因而具有非常优异的循环性能。

  4.耐宽温性能良好。钛酸锂电池在-40℃到70℃均可正常充放电,无论是在冰封的北国,还是在炎热的南方,车辆都不会因电池“休克”而影响工作,消除了用户的后顾之忧。

  现有钛酸锂电池技术方案采用正极为三元材料或锰酸锂,负极为钛酸锂的组合方式。钛酸锂具有较高的电位和特殊结构,可以防止在充电过程出现锂离子出现还原反应出现锂枝晶的问题,防止短路等安全性的问题,属于比较安全的电池。钛酸锂是一种理想的嵌入型电极材料,具有充电次数多、充电过程快、安全等特性,使其成为了研究新型锂离子电池负极材料的热点。