鉅大LARGE | 點擊量:735次 | 2021年12月23日
鈦酸鋰離子電池或成電動汽車領(lǐng)域一匹“黑馬”
“2012我國國際新能源汽車產(chǎn)業(yè)促進推廣周”上亮相的重慶恒通快充模式純電動客車,并沒有采用常見的磷酸鐵鋰離子電池,而是采用了鈦酸鋰離子電池。將車輛上搭載的30千瓦時的電池充滿僅需10分鐘,據(jù)介紹該車型去年四月份就已經(jīng)在重慶投入了6輛純電動客車開始試運行。這6輛車運行了一年多時間,運行60000多公里,充電次數(shù)達到2500次,而電池只出現(xiàn)0.3%-0.6%的衰減。按這個衰減度計算,電池壽命至少可以達6年之久。
作為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。可以預(yù)見,鈦酸鋰材料在2-3年后,一定會成為新一代鋰離子電池的負極材料而被廣泛應(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。鈦酸鋰離子電池工作電壓2.4V,最高電壓3.0V,充電電流大達2C。
鈦酸鋰離子電池的優(yōu)勢與不足
優(yōu)勢:LTO尖晶石鈦酸鋰型結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,零應(yīng)變,較大的離子擴散系數(shù),較寬的高低溫性能,有非常好的循環(huán)性能。
不足:電壓平臺稍高,功率密度和能量密度不夠;高倍率性能有待提升;有LTO量產(chǎn)量力的公司不多,成本較高。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
目前各個公司還處于技術(shù)儲備階段,等待的是市場需求的提升,LTO有望成為未來重要的負極材料。
鈦酸鋰離子電池組成
正極:磷酸鐵鋰、錳酸鋰或三元材料、鎳錳酸鋰。
負極:鈦酸鋰材料。
隔膜:現(xiàn)在以碳作負極的鋰離子電池隔膜。
電解液:以碳作負極的鋰離子電池電解液。
電池殼:以碳作負極的鋰離子電池殼。
鈦酸鋰離子電池材料結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定、安全,更適合短時間內(nèi)大倍率充放電,假如充電站是設(shè)施配套完善,鈦酸鋰離子電池(單體)理論上快充6分鐘就可以充滿電;相比循環(huán)充放次數(shù)只有2500次左右的磷酸鐵鋰離子電池,鈦酸鋰離子電池可以達到2萬到3萬次;此外,鈦酸鋰離子電池用于儲能電站,除了具有一般的調(diào)峰用途外,還可以調(diào)頻。
與炭負極材料相比,鈦酸鋰具有高的鋰離子擴散系數(shù)(為2*10-8cm2/s),因此可以進行高倍率充放電,而且電池容量衰減很慢,壽命也高很多,循環(huán)充放電次數(shù)超過25000次。“現(xiàn)在(鈦酸鋰)最大的問題就在價格上要貴很多(據(jù)稱貴兩倍以上),而且現(xiàn)在國內(nèi)能做(鈦酸鋰離子電池)的公司太少,假如誰能把鈦酸鋰做得便宜了,那將給電動汽車帶來革命性的變革?!?/p>
“2012新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)扎與合作高峰論壇暨項目對接洽談會”上,陳清泉院士再次提到了新型電池——鈦酸鋰離子電池的出色表現(xiàn)。陳清泉進一步指出:“目前磷酸鐵鋰在能量密度上已經(jīng)發(fā)展到了一個(相對)較高的水平,想要進一步突破很困難。而現(xiàn)在推出的鈦酸鋰離子電池(即以鈦酸鋰LTO作為負極材料)在使用中很穩(wěn)定(鋰離子在嵌入與脫出時晶格常數(shù)與體積變化都很小),(因LTO材料不與電解液發(fā)生反應(yīng)所以)不會形成SEI膜;再加上鈦酸鋰的電勢比鋰金屬高,不易析出鋰枝晶,這樣就(比采用碳負極材料的鋰離子電池)更安全?!?/p>