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鈦酸鋰電池技術的優缺點是什么?

鉅大LARGE  |  點擊量:11690次  |  2018年05月09日  

摘要
鈦酸鋰電池具有體積小、重量輕、能量密度高、密封性能好、無泄露、無記憶效應、自放電率低、充放電迅速、循環壽命超長、工作環境溫度范圍寬、安全穩定綠色環保等特點,所以在通信電源領域具有非常廣泛的應用前景。

  鈦酸鋰電池優點


  鈦酸鋰電池具有體積小、重量輕、能量密度高、密封性能好、無泄露、無記憶效應、自放電率低、充放電迅速、循環壽命超長、工作環境溫度范圍寬、安全穩定綠色環保等特點,所以在通信電源領域具有非常廣泛的應用前景。


  鈦酸鋰作為負極材料時電位平臺高達1.55V,比傳統石墨負極材料高出1V還多,雖然損失了一些能量密度,但也意味著電池更加安全。技術專家盧藍光曾表示,電池快速充電時對負極電壓需求比較低,但如果過低,鋰電池就容易析出非?;顫姷慕饘黉?,這種鋰離子不僅導電,還能跟電解液起反應,然后釋放熱量,產生可燃氣體,引發火災。而鈦酸鋰因為高出來的1V電壓避免了負極電壓為0的情況,也就間接避免了鋰離子的析出,從而保證了電池的安全性。


  由于鈦酸鋰電池在高溫、低溫環境中均可以達到安全使用,也體現出其耐寬溫(尤其耐低溫)的重要優勢。目前,銀隆鈦酸鋰電池的安全工作溫度區域在-50度到65度之間,而普通石墨類負極電池在溫度低于-20度時能量就開始衰減,-30度時充電容量僅為充電總容量的14%,在嚴寒天氣下根本無法正常工作。此外,由于鈦酸鋰電池即便過度充電,也僅有1%的體積變化,被稱為零應變材料,這使其有著極長的壽命。銀隆董事長魏銀倉曾表示,銀隆鈦酸鋰電池壽命可達30年,與汽車使用壽命相當,而普通石墨負極材料電池平均壽命不過3-4年。從全壽命周期看,鈦酸鋰電池成本更低。


  鈦酸鋰的最后一個優勢是快速充放電能力強,充電倍率高。目前銀隆鈦酸鋰電池的充電倍率有10C、甚至20C,而普通石墨負極材料的電池充電倍率僅有2C-4C?;阝佀徜囯姵氐倪@些技術特點,業內人士認為其契合了新能源公交車、大型儲能裝備的需求。

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  鈦酸鋰電池缺點


  然極佳的安全性能使得對鈦酸鋰離子電池的研究成為熱點,但是Li4Ti5O12材料本身的較低的電子電導率(10-13S/cm)和鋰離子擴散系數(10-10~10-13cm2/S)極大地限制了在大倍率充放下的應用。有學者研究表明,將Li4Ti5O12的顆粒尺寸納米化以后可以擴大有效的反應面積和減小擴散距離,從而顯著的提升材料的倍率性能。但是需要指出的是,材料顆粒納米化的過程往往比較困難,需要較高的成本,目前難以實現大規模的工業生產。


  鈦酸鋰電池在循環使用中會發生持續產氣,導致電池包鼓脹,高溫時尤其嚴重,影響正負極的接觸,增加電池阻抗,影響電池性能的發揮。這也是限制負極材料鈦酸鋰廣泛應用到電池中的主要障礙之一。

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