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鈦酸鋰電池負(fù)極材料的優(yōu)缺點和未來前景

來源:存能電氣  日期:2019-04-16 11:44  瀏覽量:

  鈦酸鋰電池負(fù)極材料的優(yōu)缺點和未來前景。鈦酸鋰電池性能改進(jìn)是單個材料的性能的提升以及各關(guān)鍵材料的有機(jī)整合的綜合體現(xiàn)。尖晶石型結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰由于具有極高的循環(huán)壽命和安全特性,被認(rèn)為是目前最具應(yīng)用前景的鋰離子電池負(fù)極材料之一。

  鈦酸鋰電池:鈦酸鋰電池是一種用作鋰離子電池負(fù)極材料-鈦酸鋰,可與錳酸鋰、三元材料或磷酸鐵鋰等正極材料組成2.4V或1.9V的鋰離子二次電池。此外,它還可以用作正極,與金屬鋰或鋰合金負(fù)極組成1.5V的鋰二次電池。由于鈦酸鋰的高安全性、高穩(wěn)定性、長壽命和綠色環(huán)保的特點。鈦酸鋰電池工作電壓2.4V,最高電壓3.0V,充電電流大于2C。

鈦酸鋰電池.jpg

  鈦酸鋰電池負(fù)極材料的優(yōu)點

  鈦酸鋰電池負(fù)極材料具有體積小、重量輕、能量密度高、密封性能好、無泄露、無記憶效應(yīng)、自放電率低、充放電迅速、循環(huán)壽命超長、工作環(huán)境溫度范圍寬、安全穩(wěn)定綠色環(huán)保等特點,所以在通信電源領(lǐng)域具有非常廣泛的應(yīng)用前景。

  鈦酸鋰電池在高溫、低溫環(huán)境中均可以達(dá)到安全使用,銀隆鈦酸鋰電池材料壽命可達(dá)30年,與汽車使用壽命相當(dāng),而普通石墨負(fù)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。

  鈦酸鋰電池材料的最后一個優(yōu)勢是快速充放電能力強(qiáng),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(fù)極材料的電池充電倍率僅有2C-4C?;阝佀徜囯姵氐倪@些技術(shù)特點,業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為其契合了新能源公交車、大型儲能裝備的需求。

  鈦酸鋰電池負(fù)極材料的缺點

  1、鋰電池壽命、性能等是受到多個方面的影響,特別是四大材料的影響。鈦酸鋰僅是負(fù)極材料,一個材料再怎么進(jìn)步,也很難因此讓產(chǎn)品產(chǎn)生無可匹敵的優(yōu)勢。更何況正極材料才是影響鋰電池性能最重要的材料。

  2、鈦酸鋰電池,最大的劣勢是能量密度低,成本高。特別是能量密度低是因為負(fù)極材料鈦酸鋰的原理性能決定,很難有大的突破空間。成本可以通過規(guī)?;档停谠砩系娜觞c,無法通過技術(shù)來改變。

  3、至于鈦酸鋰電池宣稱的使用壽命長,更難被認(rèn)證。電池壽命還受到正極材料、電解液、隔膜、使用溫度等綜合影響。鈦酸鋰做負(fù)極,本身也存在脹氣和長時間使用一致性降低等問題,目前原理上也不能證明太酸鋰電池會比其他電池壽命長。

  4、鈦酸鋰電池材料做的企業(yè)少,導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)整體研發(fā)投入少,從目前電池企業(yè)研發(fā)投入及規(guī)劃投入看,也很少企業(yè)會重點發(fā)展鈦酸鋰電池。未來,其他鋰電池技術(shù)進(jìn)步速度將超過鈦酸鋰電池。

  5、戰(zhàn)新產(chǎn)研從產(chǎn)業(yè)趨勢角度看,不要相信國際主流企業(yè)都做不好的技術(shù),會在中國發(fā)光發(fā)熱。中國基礎(chǔ)研究還遠(yuǎn)達(dá)不到國際先進(jìn)企業(yè)水平,想在國際技術(shù)潮流中撿漏,無異于異想天開。鈦酸鋰電池未來市場空間將十分有限。

  鈦酸鋰電池負(fù)極材料未來前景

  由于傳統(tǒng)石墨材料性能上存在缺陷,硅碳復(fù)合材料、鈦酸鋰等新型負(fù)極材料,也因此而受到了鋰電行業(yè)的廣泛關(guān)注。硅碳復(fù)合材料理論克容量約為4200mAh/g,比石墨類負(fù)極的372mAh/g高出了10倍有余,被認(rèn)為能大幅提升鋰電池的容量。而鈦酸鋰電池則具有快速充電、循環(huán)壽命長及安全性高等特點,前景也為很多業(yè)內(nèi)人士所看好。

  具有尖晶石型結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰是新型的負(fù)極材料之一。與石墨負(fù)極相比,鈦酸鋰電池具有更高的嵌鋰電位,可有效避免金屬鋰的析出和鋰枝晶的形成。鈦酸鋰及嵌鋰態(tài)的Li7Ti5O12具有遠(yuǎn)高于石墨的熱力學(xué)穩(wěn)定性,不易引起電池的熱失控,從而具有更高的安全性。

  同時,鈦酸鋰在鋰離子嵌入、脫出的過程中,晶格參數(shù)幾乎不發(fā)生變化,晶體結(jié)構(gòu)能夠保持高度的穩(wěn)定性,是一種“零應(yīng)變”材料,因此具有極為優(yōu)良的循環(huán)穩(wěn)定性。此外,鈦酸鋰電池材料還具有優(yōu)異的低溫性能,快速充電能力,較高的性價比,因而在大規(guī)模儲能等領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景。

  在燃油汽車未普及的時候,每個汽車都要自備汽油,而現(xiàn)在就沒見過有汽車備著大桶的汽油,那是因為現(xiàn)在的加油站到處可見。對于未來的新能源汽車的普及必定伴隨充電樁的建設(shè),那么對于發(fā)展鈦酸鋰電池的快速充電技術(shù)是很有前景的。

  可以預(yù)見:鈦酸鋰電池材料在2-3年后,一定會成為新一代鋰離子電池的負(fù)極材料而被廣泛應(yīng)用在新能源汽車、電動摩托車和要求高安全性、高穩(wěn)定性和長周期的應(yīng)用領(lǐng)域。鈦酸鋰電池負(fù)極采用鈦酸鋰,相比負(fù)極用石墨的主流鋰電池,市場份額十分小眾。在乘用車領(lǐng)域,鈦酸鋰電池則和其他少數(shù)派技術(shù)一起,分享著3%的市場空間。

  目前,在國家大力倡導(dǎo)開發(fā)新能源及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的大環(huán)境下,鈦酸鋰以其優(yōu)異的安全性、超長循環(huán)性能、快速充放電和超寬的高/低溫性能,成為新型鋰離子電池的負(fù)極材料研究熱點,其應(yīng)用前景也不斷拓展。

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