你知道鋰離子電池負(fù)極材料中常見(jiàn)的鈦酸鋰的研究概況嗎？

你知道鋰離子電池負(fù)極材料鈦酸鋰的特點(diǎn)嗎?隨著全球多樣化的發(fā)展，我們的生活也在不斷變化著，包括我們接觸的各種各樣的電子產(chǎn)品，那么你一定不知道這些產(chǎn)品的一些組成，比如鋰離子電池負(fù)極材料鈦酸鋰。

鈦酸鋰電池性能的提高是單一材料性能提高和關(guān)鍵材料有機(jī)結(jié)合的綜合體現(xiàn)。具有尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰由于其極高的循環(huán)壽命和安全特性，被認(rèn)為是鋰離子電池最有希望的負(fù)極材料之一。鈦酸鋰的尖晶石結(jié)構(gòu)具有一定的鋰離子容納空間。一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)鈦酸鋰可以容納3個(gè)鋰離子。鋰離子在充電和放電期間的嵌入和脫嵌對(duì)鈦酸鋰材料的結(jié)構(gòu)幾乎沒(méi)有影響，因?yàn)殁佀徜嚨木w結(jié)構(gòu)幾乎沒(méi)有變化，并且該值僅從0.836nm增加到0.837nm。這種現(xiàn)象稱為零應(yīng)變，因此鈦酸鋰也稱為零應(yīng)變材料。

鈦酸鋰電池是用作鋰離子電池負(fù)極材料的鈦酸鋰。它可以與錳酸鋰，三元材料或磷酸鐵鋰結(jié)合形成一個(gè)2.4V或1.9V的鋰離子二次電池。另外，它還可以用作正極，與金屬鋰或鋰合金負(fù)極形成1.5V鋰二次電池。由于鈦酸鋰的高安全性，高穩(wěn)定性，長(zhǎng)壽命和環(huán)保特性。鈦酸鋰電池的工作電壓為2.4V，最大電壓為3.0V，充電電流大于2C。

國(guó)際上對(duì)鈦酸鋰材料研究及產(chǎn)業(yè)化方面比較領(lǐng)先的有美國(guó)奧鈦納米科技公司、日本石原產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社、英國(guó)莊信萬(wàn)豐公司等。其中美國(guó)奧鈦生產(chǎn)的鈦酸鋰材料無(wú)論在倍率、安全性、長(zhǎng)壽命及高低溫等方面性能優(yōu)異。國(guó)內(nèi)在鈦酸鋰材料量產(chǎn)方面已有多家，如四川興能、珠海銀隆、湖州微宏、深圳貝特瑞、湖南杉杉等企業(yè)。

鈦酸鋰與石墨陽(yáng)極相比，具有更高的鋰嵌入潛能，可以有效防止金屬鋰的析出和鋰枝晶的形成。鈦酸鋰具有比石墨高的熱力學(xué)穩(wěn)定性，并且不容易引起電池的熱失控，因此具有較高的安全性。另外，鈦酸鋰還具有優(yōu)異的低溫性能，快速充電能力和高性價(jià)比，因此在大規(guī)模儲(chǔ)能等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。

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(wú)泄漏，無(wú)記憶效應(yīng)，自放電率低，充放電快，循環(huán)壽命長(zhǎng)，工作環(huán)境溫度范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。 安全性和穩(wěn)定性綠色環(huán)保，因此在通信電源領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。鈦酸鋰電池可在高溫和低溫環(huán)境中安全使用。銀龍鈦酸鋰電池材料的使用壽命長(zhǎng)達(dá)30年，相當(dāng)于汽車(chē)的壽命，而普通石墨負(fù)極材料的平均壽命僅為3-4年。從整個(gè)生命周期的角度來(lái)看，鈦酸鋰電池的成本較低。

隨著鈦酸鋰負(fù)極的基礎(chǔ)研究的不斷深入，以鈦酸鋰為負(fù)極的鋰離子電池已逐漸開(kāi)始實(shí)用化。經(jīng)過(guò)碳材料的改性和改良，鈦酸鋰具有更優(yōu)異的速率特性和表面化學(xué)特性，再加上其固有的低溫性能，超高循環(huán)壽命和安全性，將用于混合動(dòng)力汽車(chē)，柔性電子設(shè)備和大型規(guī)模的儲(chǔ)能領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍。

2-3年后，鈦酸鋰電池材料必將成為新一代鋰離子電池的負(fù)極材料，并將廣泛用于新能源汽車(chē)，電動(dòng)摩托車(chē)以及要求高安全性，高穩(wěn)定性和長(zhǎng)期使用的應(yīng)用中。鈦酸鋰電池使用鈦酸鋰作為負(fù)極，與使用石墨作為負(fù)極的主流鋰電池相比，鈦酸鋰的市場(chǎng)份額很小。在乘用車(chē)領(lǐng)域，鈦酸鋰電池和其他少數(shù)技術(shù)占據(jù)了3%的市場(chǎng)空間。

除了在安全、壽命方面的優(yōu)勢(shì)外，充電速度也是大規(guī)模儲(chǔ)能比拼的重要指標(biāo)。數(shù)據(jù)顯示同等容量傳統(tǒng)鋰離子電池要充電2-4小時(shí)，而鈦酸鋰離子電池僅要6分鐘，這被認(rèn)為具有極強(qiáng)的調(diào)峰價(jià)值。鈦酸鋰的高倍率性能能夠供應(yīng)3C配置系統(tǒng)，為用戶供應(yīng)一個(gè)最小規(guī)模的高倍率系統(tǒng)完成調(diào)頻等輔助服務(wù)，瞬間供應(yīng)大倍率的輸入/輸出。

在研究設(shè)計(jì)過(guò)程中，一定會(huì)有這樣或著那樣的問(wèn)題，這就需要我們的科研工作者在設(shè)計(jì)過(guò)程中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，這樣才能促進(jìn)產(chǎn)品的不斷革新。