有关钛酸锂离子电池的优缺点解析

2021-06-08      880 次浏览

什么是钛酸锂离子电池?在科学技术高度发达的今天,各种各样的高科技出现在我们的生活中,为我们的生活带来便利,那么你了解这些高科技可能会含有的钛酸锂离子电池吗?


钛酸锂离子电池具有体积小、重量轻、能量密度高、密封性能好、无泄露、无记忆效应、自放电率低、充放电迅速、循环寿命超长、工作环境温度范围宽、安全稳定绿色环保等特点,所以在通信电源领域具有非常广泛的应用前景。


目前商业化的锂离子电池负极材料大多采用各种嵌锂碳材料,碳材料存在一些致命的缺陷,如材料制备方法较复杂;在循环过程中易形成表面钝化膜,导致容量损失;同时易洗出锂枝晶使电池短路,从而引发安全问题等。同碳负极材料相比,合金类负极材料具有较高的比容量,但其循环性能相对较差,因此有必要开发能满足倍率和安全要求的新型负极材料。


安全性好,电动汽车电池最重要的一点就是要高安全性,钛酸锂由于其平衡电位高,不会在负极形成锂枝晶,而具有很好的安全性。


由于钛酸锂离子电池在高温、低温环境中均可以达到安全使用,也体现出其耐宽温(尤其耐低温)的重要优势。目前,银隆钛酸锂离子电池的安全工作温度区域在-50度到65度之间,而普通石墨类负极电池在温度低于-20度时能量就开始衰减,-30度时充电容量仅为充电总容量的14%,在严寒天气下根本无法正常工作。


钛酸锂离子电池因其固有的特性被认为是用于大功率锂离子电池中最有前途的阳极材料之一。一方面它具有较高的嵌锂电位,可防止锂枝晶的出现和固体电解质界面膜的形成,从而安全性能得到提高;


可以快速充放电,锂离子在钛酸锂晶体中的扩散系数是2×10-8cm-2/s,比石墨负极多一个数量级,可以快速充放电,快速充电能力是考察电动汽车电池的一个重要指标。


然最佳的安全性能使得对钛酸锂离子电池的研究成为热点,但是Li4Ti5O12材料本身的较低的电子电导率(10-13S/cm)和锂离子扩散系数(10-10~10-13cm2/S)极大地限制了在大倍率充放下的应用。有学者研究表明,将Li4Ti5O12的颗粒尺寸纳米化以后可以扩大有效的反应面积和减小扩散距离,从而显著的提升材料的倍率性能。

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