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鈦酸鋰電池優缺點講解

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2022年06月01日  

鈦酸鋰離子電池優點


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,但假如過低,鋰離子電池就容易析出非常活潑的金屬鋰,這種鋰離子不僅導電,還能跟電解液起反應,然后釋放熱量,出現可燃氣體,引發火災。而鈦酸鋰因為高出來的1V電壓防止了負極電壓為0的情況,也就間接防止了鋰離子的析出,從而保證了電池的安全性。


由于鈦酸鋰離子電池在高溫、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,銀隆鈦酸鋰離子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,由于鈦酸鋰離子電池即便過度充電,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,銀隆鈦酸鋰離子電池壽命可達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,鈦酸鋰離子電池成本更低。


商業化的鋰離子電池負極重要采用碳材料,但以碳做負極的鋰離子電池在應用上仍存在一些弊端:過充電時易析出鋰枝晶,造成電池短路,影響鋰離子電池的安全性能;易形成SEI膜而導致充放電效率較低,不可逆容量較大;即碳材料的平臺電壓較低(接近于金屬鋰),并且容易引起電解液的分解,從而帶來安全隱患;在鋰離子嵌入、脫出過程中體積變化較大,循環穩定性差。

與碳材料相比,尖晶石型的Li4Ti5O12具有明顯的優勢:它為零應變材料,循環性能好;放電電壓平穩,而且電解液不致發生分解,提高鋰離子電池安全性能;與炭負極材料相比,鈦酸鋰具有高的鋰離子擴散系數(為2*10-8cm2/s),可高倍率充放電等。鈦酸鋰的電勢比純金屬鋰的高,不易出現鋰晶枝,為保障鋰離子電池的安全供應了基礎。缺點為相對其他類型的鋰離子動力鋰電池能量密度會低一些;脹氣問題一直阻礙著鈦酸鋰離子電池的應用;相對其他類型的鋰離子動力鋰電池價格偏高;電池一致性仍存在差異,隨著充放電次數的新增電池一致性差異會逐漸增大。

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