鉅大LARGE | 點擊量：822次 | 2021年09月01日
有關鋰離子電池負極材料鈦酸鋰的研究使用
目前商業化的鋰離子電池負極材料大多采用各種嵌鋰碳材料，碳材料存在一些致命的缺陷，如材料制備辦法較復雜；在循環過程中易形成表面鈍化膜，導致容量損失；同時易洗出鋰枝晶使電池短路，從而引發安全問題等。同碳負極材料相比，合金類負極材料具有較高的比容量，但其循環性能相對較差，因此有必要開發能滿足倍率和安全要求的新型負極材料。
鈦酸鋰離子電池使用：便攜式電動工具、儲能電源；汽車應急啟動電源、電池模塊、儲能基站電源；太陽能光電產品、LED照明；替代超級電容、存儲電源。
鈦酸鋰離子電池因其固有的特性被認為是用于大功率鋰離子電池中最有前途的陽極材料之一。一方面它具有較高的嵌鋰電位，可戒備鋰枝晶的出現和固體電解質界面膜的形成，從而安全性能得到提高；
另一方面鈦酸鋰在鋰嵌入/脫嵌過程中體積變化非常小，因此被稱為零應變材料，這種零應變材料使其具有優良的可逆性和較長的壽命，雖然鈦酸鋰在鋰離子電池中具有很大的使用潛力，但其電導率低，鋰離子擴散系數小，在一定的程度上妨礙了其發展。
鈦酸鋰被作為一種備受關注的負極材料，因具有如下優勢：
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
1）鈦酸鋰在脫嵌鋰前后幾乎零應變（脫嵌鋰前后晶胞參數a從0.836nm僅變為0.837nm）；
2）嵌鋰電位較高（1.55V），戒備鋰枝晶出現，安全性較高；
3）在充放電過程中幾乎不發生結構改變，循環性能良好；有很好的充放電平臺；
4）化學擴散系數和庫倫效率高；
5）與商品化的碳負極材料相比，通常具有更好電化學性能和安全性。
與傳統的商業化碳負極材料相比，鈦酸鋰具有較高的嵌鋰電勢，能夠阻止電極表面電解液被還原。而且作為零應變嵌鋰材料，鈦酸鋰在充放電過程中具有優越的可逆性，結構穩定性和卓越的鋰離子遷移率，因此鈦酸鋰具有較好的循環性能和安全性能。盡管鈦酸鋰具有上述諸多優勢，但是鈦酸鋰的電子電導率很低，限制了其商業使用。
鈦酸鋰作為鋰離子電池負極材料，面對著導電性和大電流充放電性能差、密度低的問題。目前處理導電性問題的辦法，緊要是在顆粒加入一定量的碳，但效果并不是很好，鈦酸鋰負極的制備，緊要是采用固相反應法和溶膠-凝膠法。
鈦酸鋰作為零應變材料，在鋰離子電池負極材料中具有著緊要的用途，雖然其自身存在導電性差、高倍率性能衰減較快等問題，制約著鈦酸鋰在鋰電中的使用，但基于鈦酸鋰的高安全性，高穩定性、長壽命和綠色環保的特點。鈦酸鋰材料作為動力和儲能鋰離子電池負極材料有著巨大的研究價值和商業使用前景。
