鈦酸鋰電池
鈦酸鋰電池
鈦徠酸鋰電池是一種用作鋰離子電池負極材料-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極組成1.5V的鋰二次電池。由於鈦酸鋰的高安全性、高穩定性、長壽命和綠色環保的特點。
可以預見：鈦酸鋰材料在2－3年後，一定會成為新一代鋰離子電池的負極材料而被廣泛應用在新能源汽車、電動摩托車和要求高安全性、高穩定性和長周期的應用領域。鈦酸鋰電池工作電壓2.4V，最高電壓3.0V，充電電流大於2C（即電池容量值的2倍的電流）。
鈦酸鋰電池
負極：鈦酸鋰材料。
隔膜：以碳作負極的鋰電池隔膜。
電解液：以碳作負極的鋰電池電解液。
電池殼：以碳作負極的鋰電池殼。
鈦酸鋰（LTO）材料在電池中作為負極材料使用，由於其自身特性的原因，材料與電解液之間容易發生相互作用並在充放循環反應過程中產生氣體析出，因此普通的鈦酸鋰電池容易發生脹氣，導致電芯鼓包，電性能也會大幅下降，極大地降低了鈦酸鋰電池的理論循環壽命。測試數據表明，普通的鈦酸鋰電池在經過1 500-2 000次左右的循環就會發生脹氣的現象，導致無法正常使用，這也是制約鈦酸鋰電池大規模應用的一個重要原因。
鈦酸鋰（LTO）電池性能改進是單個材料的性能的提升以及各關鍵材料的有機整合的綜合體現。針對快速充電與長使用壽命的要求，除負極材料以外，還要針對鋰離子電池的其他關鍵原材料（包括正極材料、隔膜、以及電解液），同時結合特殊的工程化工藝經驗，最終形成了“不脹氣”的鈦酸鋰LpTO電池產品，並首先實現了在電動公交客車上的批量應用。
測試數據表明，在6C充電，6C放電，100%DOD的條件下，鈦酸鋰LpTO單體電池的循環壽命超過25 000次，剩餘容量超過80%，同時電芯產生的脹氣現象不明顯，不影響其壽命；而重慶快速充電純電動公交的實際應用情況也表明，在電池成組以後，電性能的表現也相當優異，可以保證純電動公交客車的日常商業化運營。
採用電動車輛取代燃油車輛是解決城市環境污染的最佳選擇，其中鋰離子動力電池引起了研究者的廣泛關注。為了滿足電動車輛對車載型離子動力電池的要求，研製安全性高、倍率性能好且長壽命的負極材料是其熱點和難點。
商業化的鋰離子電池負極主要採用碳材料，但以碳做負極的鋰電池在應用上仍存在一些弊端：
1、過充電時易析出鋰枝晶，造成電池短路，影響鋰電池的安全性能;
2、易形成SEI膜而導致首次充放電效率較低，不可逆容量較大;
3、即碳材料的平台電壓較低(接近於金屬鋰)，並且容易引起電解液的分解，從而帶來安全隱患。
4、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LiTiO具有明顯的優勢：
1、它徠為零應變材料，循環性能好;
2、放電電壓平穩，而且電解液不致發生分解，提高鋰電池安全性能;
3、與碳負極材料相比，鈦酸鋰具有高的鋰離子擴散係數(為2 *10-8cm2/s)，可高倍率充放電等。
4、鈦酸鋰的電勢比純金屬鋰的高，不易產生鋰枝晶，為保障鋰電池的安全提供了基礎。
1、相對其他類型的鋰離子動力電池能量密度會低一些。
2、脹氣問題一直阻礙著鈦酸鋰電池的應用。
3、相對其他類型的鋰離子動力電池價格偏高。
4、電池一致性仍存在差異，隨著充放電次數的增加電池一致性差異會逐漸增大。
日本一公司生產的“Scib”鋰電池，負極就是鈦酸鋰材料，已經批量應用於“EV--neo”電動摩托車上。
自2011年4月開始，重慶公交集團開始分批採用快速充電的純電動公交客車分別在重慶市689路與687路運營。到目前為止，首批車輛已經運營了兩年的時間。這些車輛所採用的最為核心的是微宏動力的鈦酸鋰LpTO電池以及“十分鐘快速充電技術”通過了公交實際商業運營嚴苛的考驗，整體表現優異。
國內珠海銀隆新能源有限公司於2009年底已經批量生產鈦酸鋰電池應用於儲能方面，並且於2010年11月以3.25億元控股51%收購了全球鈦酸鋰技術領先的美國Nasdaq上市公司ALTAIR。開始涉足電池業務的中國企業通過收購美國企業來提高技術實力。這種做法最直接地表現了當今中國企業的來勢兇猛的勢頭。上演中國電池業跨國收購第一案。
國內有很多研究單位在推進Li4Ti5012負極材料的研究，如天津大學、天津電源研究所、北京科技大學、廈門大學、武漢大學、中科院成都某所、清華大學深圳研究院等都在做這方面的研究。
基本信息
- 中文名
- 鈦酸鋰電池
- 外文名
- LTO
- 負極
- 鈦酸鋰材料
- 正極
- 磷酸鐵鋰、錳酸鋰
- 隔膜
- 以碳作負極的鋰電池隔膜