钛酸锂(LTO)电池是一种用作锂离子电池负极材料的钛酸锂,可与锰酸锂、三元材料或磷酸铁锂等正极材料结合形成2.4V或1.9V锂离子二次电池。此外,还可与金属锂或锂合金负极作正极,形成1.5V锂二次电池。钛酸锂具有安全性高、稳定性高、寿命长、环保的特点。
钛酸锂(LTO)作为电池的负极材料。由于LTO自身的特性,在充放电循环反应过程中容易与电解质发生相互作用并产生气体沉淀。因此,普通的钛酸锂电池容易充气,导致电池芯鼓起来,大大降低了电性能,大大降低了钛酸锂电池的理论循环寿命。试验数据表明,普通的钛酸锂电池在循环1 500 ~ 2 000次左右会发生充气现象,导致无法正常使用,这也是制约钛酸锂电池大规模应用的重要原因。
钛酸锂(LTO)电池的性能提升是单材料性能提升和关键材料有机集成的综合体现。根据充电快、使用寿命长的要求,除负极材料外,还针对锂离子电池的其他关键原料(包括正极材料、隔板和电解质),同时结合特殊工程工艺经验,最终形成了“不平整”的钛酸锂LpTO电池产品,并首次批量应用于电动客车上。
测试数据表明,钛酸锂LpTO单电池的循环寿命超过25 000次,剩下的容量超过80%在6摄氏度的条件下充电,放电在国防部6 c和100%,电池的通货膨胀现象的核心并不是很明显,这并不影响其生活。重庆快速充电纯电动公交车的实际应用也表明,电池分组后的电气性能相当优秀,可以保证纯电动公交车的日常商业运行。
优势
以电动汽车替代燃料汽车是解决城市环境污染的最佳选择,其中锂离子动力电池引起了研究者的广泛关注。为了满足电动汽车对车载离子动力电池的要求,开发安全性高、倍率性能好、寿命长的负极材料是一个热点和难点。商用锂离子电池正极主要使用碳材料,但以碳为正极的锂电池在应用中仍存在一些不足:
1.过充电时容易析出锂枝晶,导致电池短路,影响锂电池的安全性能;
2.易形成SEI膜,导致首次充放电效率低,不可逆容量大;
3.碳材料平台电压低(接近金属锂),易引起电解液分解,带来安全隐患。
4.锂离子插脱过程中体积变化大,循环稳定性差。
与碳材料相比,尖晶石Li4Ti5O12具有明显的优势:
1.为零应变材料,循环性能好;
2.放电电压稳定,电解液不分解,提高锂电池的安全性能;
3.与碳正极材料相比,钛酸锂具有较高的锂离子扩散系数(2 *10-8cm2/s),能够以较高的速率充放电。
4.钛酸锂的潜能高于纯金属锂,因此很难产生锂枝晶,这为保证锂电池的安全性提供了依据。
缺点
1.与其他类型的锂离子动力电池相比,能量密度会更低。
2.胀气问题一直困扰着钛酸锂电池的应用。
3.与其他类型的锂离子动力电池相比,价格更高。
4.电池的一致性仍然存在差异,并会随着充放电次数的增加而逐渐增加。