钛酸锂离子电池有什么优点与不足?

2021-07-27      885 次浏览

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,所以在通信电源范畴具有非常广泛的使用前景。


钛酸锂作为负极材料时电位平台高达1.55V,比传统石墨负极材料高出1V还多,虽然损失了一些能量密度,但也意味着电池更加安全。技术专家卢蓝光曾表示,电池快速充电时对负极电压需求比较低,但倘若过低,锂离子电池就容易析出非常活泼的金属锂,这种锂离子不仅导电,还能跟电解液起反应,然后释放热量,出现可燃气体,引发火灾。而钛酸锂因为高出来的1V电压戒备了负极电压为0的情况,也就间接戒备了锂离子的析出,从而保证了电池的安全性。


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)的紧要优点。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,而一般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。此外,由于钛酸锂离子电池即便过度充电,也仅有1%的体积变化,被称为零应变材料,这使其有着极长的寿命。银隆董事长魏银仓曾表示,银隆钛酸锂离子电池寿命可达30年,与汽车使用寿命相当,而一般石墨负极材料电池均匀寿命不过3-4年。


从全寿命周期看,钛酸锂离子电池成本更低。


钛酸锂的最后一个优点是快速充放电能力强,充电倍率高。目前银隆钛酸锂离子电池的充电倍率有10C、甚至20C,而一般石墨负极材料的电池充电倍率仅有2C-4C。基于钛酸锂离子电池的这些技术特点,业内人士认为其契合了新能源公交车、大型储能装备的需求。拿公交车来说,一般单趟里程不超过4公里,每次终点站进站等待到下次发车时间间隔至少要几分钟时间。这时钛酸锂离子电池能量密度低的劣势不会影响客车的使用,反而体现出电池快充的好处。作为公共交通工具,公交车对电池的安全性、耐用性都提出了更高要求。


钛酸锂离子电池存在问题以及不足之处:


虽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Li,Ti,0。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使用。有学者研究声明,将Li4Ti5012的颗粒尺寸纳米化以后可以张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。但是要指出的是,材料颗粒纳米化的过程往往比较困难,要较高的成本,目前难以实现大规模的工业加工。


钛酸锂离子电池在循环使用中会发生继续产气,导致电池组鼓胀,高温时尤其严重,影响正负极的接触,新增电池阻抗,影响电池性能的发挥。这也是限制负极材料钛酸锂广泛使用到电池中的紧要障碍之一。


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