鈦酸鋰電池是什么

     新型鈦酸鋰為“零應變”材料，使電池壽命大大延長，充放電循環(huán)可達數(shù)萬次以上。新研發(fā)的鈦酸鋰負極材料與錳酸鋰正極材料的新型電池組已應用于風光互補的環(huán)保綠色照明系統(tǒng)之上。“傳統(tǒng)的太陽能路燈用于儲電的鋰電池每兩年就要更換一次，而用新型材料制成的鋰電池使用壽命可達15年。”新型鈦酸鋰電極材料還可用于制造大型儲能、動力鋰電池，新型鋰電池充放次數(shù)遠遠高于傳統(tǒng)鋰電池。電動汽車也正是由于蓄電池存在問題而難以得到推廣，比如普通的電動汽車可能使用兩年后便需要換電池，而使用新型鋰電池則可以使用至少10年以上，使電動汽車成本大大降低。       Li4Ti5012是一種由金屬鋰和低電位過渡金屬鈦的復合氧化物，屬于AB2X4系列，它可以被描述成尖晶石固溶體。其空間點群為Fd3m空間群，晶胞參數(shù)a為0.836nm，為不導電的白色晶體，在空氣中可以穩(wěn)定存在。結構類似于反尖晶石:在一個晶胞中，32個氧負離子O2-.按立方密堆積排列，占總數(shù)3/4的鋰離子Li+被四個氧離子緊鄰作正四面體配體嵌入空隙，其余的鋰離子和所有鈦離子Ti4+(原子數(shù)目1:5)被六個氧離子緊鄰作正八面體配體嵌入空隙，因此其結構可以表示為Li[Li1/3Ti5/3]O4，Li4Ti5012穩(wěn)定致密的結構可以為有限的鋰離子提供進出的通道。Li4Ti5012固有的電子電導率為10-9S/CM。        Li4Ti5012最大的特點就是其“零應變性”。所謂“零應變性”是指其晶體在嵌入或脫出鋰離子時晶格常數(shù)和體積變化都很小，小于1%。在充放電循環(huán)中，這種“零應變性”能夠避免由于電極材料在充放電的過程中來回伸縮而導致結構的破壞，從而提高電極的循環(huán)性能和使用壽命，減少循環(huán)帶來的比容量衰減，具有非常好的耐過充、過放特征。        作為鋰離子電池負極材料-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?？梢灶A見：鈦酸鋰材料在2－3年后，一定會成為新一代鋰離子電池的負極材料而被廣泛應用在新能源汽車、電動摩托車和要求高安全性、高穩(wěn)定性和長周期的應用領域。鈦酸鋰電池工作電壓2.4V，最高電壓3.0V，充電電流大于2C。        鈦酸鋰（LTO）材料在電池中作為負極材料使用，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，導致電芯鼓包，電性能也會大幅下降，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1 500-2 000次左右的循環(huán)就會發(fā)生脹氣的現(xiàn)象，導致無法正常使用，這也是制約鈦酸鋰電池大規(guī)模應用的一個重要原因。         鈦酸鋰（LTO）電池性能改進是單個材料的性能的提升以及各關鍵材料的有機整合的綜合體現(xiàn)。針對快速充電與長使用壽命的要求，除負極材料以外，還要針對鋰離子電池的其他關鍵原材料（包括正極材料、隔膜、以及電解液），同時結合特殊的工程化工藝經(jīng)驗，最終形成了“不脹氣”的鈦酸鋰LpTO電池產(chǎn)品，并首先實現(xiàn)了在電動公交客車上的批量應用。 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25 000次，剩余容量超過80%，同時電芯產(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公交的實際應用情況也表明，在電池成組以后，電性能的表現(xiàn)也相當優(yōu)異，可以保證純電動公交客車的日常商業(yè)化運營。 新型鈦酸鋰為“零應變”材料，使電池壽命大大延長，充放電循環(huán)可達數(shù)萬次以上。新研發(fā)的鈦酸鋰負極材料與錳酸鋰正極材料的新型電池組已應用于風光互補的環(huán)保綠色照明系統(tǒng)之上。“傳統(tǒng)的太陽能路燈用于儲電的鋰電池每兩年就要更換一次，而用新型材料制成的鋰電池使用壽命可達15年。”新型鈦酸鋰電極材料還可用于制造大型儲能、動力鋰電池，新型鋰電池充放次數(shù)遠遠高于傳統(tǒng)鋰電池。電動汽車也正是由于蓄電池存在問題而難以得到推廣，比如普通的電動汽車可能使用兩年后便需要換電池，而使用新型鋰電池則可以使用至少10年以上，使電動汽車成本大大降低。        在業(yè)內(nèi)看來，鈦酸鋰電池是鋰電中壽命長、安全度高的電池。論生命周期，普通鋰離子電池約為1000—2000次循環(huán)，鈦酸鋰則是1—2萬次循環(huán)，是前者的10倍。屬于零應變材料的鈦酸鋰具有循環(huán)性能優(yōu)越、使用壽命較長、容量衰減小等優(yōu)點以及具有非常好的耐過充和過放特征。鈦酸鋰放電電壓平穩(wěn)，而且電解液不致發(fā)生分解，可提高鋰電池安全性能。與碳負極材料相比，鈦酸鋰具有較高的鋰離子擴散系數(shù)(2*10-8cm2/s)，可高倍率充放電。還有，鈦酸鋰的電勢比純金屬鋰的高，不易產(chǎn)生鋰晶枝，為保障鋰電池的安全提供了基礎。   鈦酸鋰電池的優(yōu)點 采用電動車輛取代燃油車輛是解決城市環(huán)境污染的最佳選擇，其中鋰離子動力電池引起了研究者的廣泛關注.為了滿足電動車輛對車載型離子動力電池的要求，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(yè)化的鋰離子電池負極主要采用碳材料，但以碳做負極的鋰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(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、與炭負極材料相比，鈦酸鋰具有高的鋰離子擴散系數(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)生鋰晶枝，為保障鋰電池的安全提供了基礎。   鈦酸鋰電池的缺點 1、相對其他類型的鋰離子動力電池能量密度會低一些。 2、脹氣問題一直阻礙著鈦酸鋰電池的應用。 3、相對其他類型的鋰離子動力電池價格偏高。 4、電池一致性仍存在差異，隨著充放電次數(shù)的增加電池一致性差異會逐漸增大。