鉅大LARGE | 點擊量:906次 | 2021年06月08日
鈦酸鋰離子電池技術的特點以及發展概況
隨著全球多樣化的發展,我們的生活也在不斷變化著,包括我們接觸的各種各樣的電子產品,那么你一定不了解這些產品的一些組成,比如鈦酸鋰離子電池。
鈦酸鋰離子電池是用作鋰離子電池負極材料的鈦酸鋰。它可以與錳酸鋰,三元材料或磷酸鐵鋰結合形成一個2.4V或1.9V的鋰離子二次電池。另外,它還可以用作正極,與金屬鋰或鋰合金負極形成1.5V鋰二次電池。由于鈦酸鋰的高安全性,高穩定性,長壽命和環保特性。盡管鈦酸鋰離子電池的速率性能差并且能量密度不足,但是它們具有快速充電的優點。隨著價格越來越合理,充電設施的配套設施越來越完善,鈦酸鋰離子電池有望在未來動力鋰離子電池領域占據重要地位。鈦酸鋰離子電池具有尖晶石結構獨特的三維鋰離子擴散通道,并具有優異的功率特性和良好的高低溫性能。與碳陽極材料相比,鈦酸鋰具有更高的電勢,這導致通常在電解質表面上生長的固液層(SEI),而在鈦酸鋰的表面上基本上沒有形成碳陽極。更重要的是,在普通電池使用的電壓范圍內,難以在鈦酸鋰的表面上生成鋰樹狀晶體。這在很大程度上消除了由電池內部的鋰枝晶形成的短路的可能性。鋰插入后,一旦傳統的碳電極過度充電,金屬鋰就很容易沉淀在電極表面,與電解質反應生成可燃氣體,從而帶來安全隱患。鈦酸鋰的電勢高于純金屬鋰的電勢,不易出現鋰晶體分支,放電電壓穩定,因此,鋰離子電池的安全性能得到提高。一個第三方組織曾經對鈦酸鋰離子電池進行過測試,發現它們在嚴格的測試(例如針刺,擠壓和短路)下沒有冒煙,著火或爆炸,其安全性遠高于其他鋰離子電池。因此,業內許多人認為鈦酸鋰非常適合用于要求電池具有極高穩定性的特種行業。
可以理解,從實際使用價值的觀點來看,鈦酸鋰離子電池由于其長壽命而有望為客戶帶來較低的成本優勢。隨著價格變得更加合理,鈦酸鋰即將發動反擊。鈦酸鋰離子電池的未來市場空間將非常有限。汽車工業基本上沒有空間,未來汽車工業的空間將小于現在。可以嘗試儲能領域,但絕對不會成為主流。加上高昂的價格,與未來儲能預計將使用動力鋰離子電池的高性價比相比,鈦酸鋰在儲能領域的前景也令人擔憂。世界上沒有多少可以大量生產鈦酸鋰離子電池的制造商,重要以美國奧地利鈦納米技術公司和日本東芝集團為代表。鈦酸鋰離子電池的應用市場重要包括電動汽車(公共汽車,軌道交通等),儲能市場(調頻,電網質量,風電場等)和工業應用。以鈦酸鋰為負極的新型鋰離子電池突破了石墨作為負極的固有局限性,其性能明顯優于傳統鋰離子電池,使其成為最有前途的儲能電池之一。與碳負極材料相比,鈦酸鋰具有更高的鋰離子擴散系數,并且可以高速率充電和放電。在大大縮短充電時間的同時,對循環壽命的影響很小,并且熱穩定性也很強。根據測試,采用最新技術開發的鈦酸鋰離子電池可以在大約十分鐘內充滿電,這是傳統電池質的飛躍。與傳統鋰離子電池中常用的石墨材料相比,鈦酸鋰材料在充放電過程中幾乎不會在骨架結構中收縮或膨脹。它們被稱為“零應變”材料,可防止去除一般的電極材料。/嵌入鋰離子時,由于電池體積應變而導致電極結構損壞的問題,因此具有非常出色的循環性能。根據實驗數據,普通磷酸鐵鋰離子電池的平均循環壽命是4000-6000倍,而鈦酸鋰離子電池的循環壽命可以達到25000倍以上。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,無泄漏,無記憶效應,自放電率低,充放電快,循環壽命長,工作環境溫度范圍寬,安全的優點。以及穩定的綠色環保等特點,因此在通信電源領域具有非常廣闊的應用前景。在研究和設計過程中,必須存在此類問題,這要求我們的科研工作者不斷總結設計過程中的相關經驗,以促進產品的不斷創新。