教你看懂鈦酸鋰電池技術(shù)的特點以及國內(nèi)外發(fā)展概況
你知道鈦酸鋰電池的發(fā)展概況嗎?在科學(xué)技術(shù)高度發(fā)達的今天,各種各樣的高科技出現(xiàn)在我們的生活中,為我們的生活帶來便利,那么你知道這些高科技可能會含有的鈦酸鋰電池嗎?
鈦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。
鈦酸鋰電池在大規(guī)模應(yīng)用中面臨的重要問題是成本。在項目開始時,價格是磷酸鋰鐵電池的46倍。盡管性能明顯優(yōu)于現(xiàn)有的鋰離子電池,但是經(jīng)濟因素極大地限制了鈦酸鋰電池的市場推廣。因此,為了實現(xiàn)鈦酸鋰電池的大規(guī)模儲能應(yīng)用,有必要在現(xiàn)有的電動汽車用鈦酸鋰電池的基礎(chǔ)上進行技術(shù)改造,同時保證鈦酸鋰電池的長壽命內(nèi)在特性,大大降低費用。
一旦傳統(tǒng)的碳電極在插入鋰后過度充電,電極的表面就容易沉積金屬鋰,金屬鋰會與電解質(zhì)反應(yīng)生成可燃氣體,從而帶來安全隱患。鈦酸鋰的電勢高于純金屬鋰的電勢,并且不易產(chǎn)生鋰晶分支,并且放電電壓穩(wěn)定,因此,鋰電池的安全性能得以提高。一家第三方組織曾經(jīng)對鈦酸鋰電池進行過測試,發(fā)現(xiàn)它們在嚴格的測試(例如針刺,擠壓和短路)下沒有散發(fā)煙氣,起火或爆炸,并且其安全性遠高于其他鋰電池。因此,業(yè)內(nèi)許多人認為鈦酸鋰非常適合用于要求電池具有極高穩(wěn)定性的軍事行業(yè)。
當(dāng)鈦酸鋰用作陽極材料時,電位平臺高達1.55V,比傳統(tǒng)的石墨陽極材料高1V以上。盡管損失了一些能量密度,但這也意味著電池更安全。技術(shù)專家盧蘭光曾經(jīng)說過,當(dāng)電池快速充電時,負極電壓要求相對較低,但如果過低,則鋰離子電池將容易沉淀出非?;顫姷慕饘黉嚒T撲囯x子不僅導(dǎo)電,而且與電解質(zhì)反應(yīng)。然后釋放熱量,并出現(xiàn)易燃氣體,引起火災(zāi)。鈦酸鋰的較高1V電壓可防止負極電壓為零,從而間接防止鋰離子沉淀,從而確保電池的安全性。
從實際應(yīng)用價值的角度來看,鈦酸鋰電池由于其長壽命而有望為客戶帶來較低的成本優(yōu)勢。隨著價格變得更加合理,鈦酸鋰即將發(fā)動反擊。鈦酸鋰電池的未來市場空間將非常有限。再加上高昂的價格,與未來高能量性能的儲能相比,有望使用動力鋰電池進行二次使用,鈦酸鋰在儲能領(lǐng)域的前景也令人擔(dān)憂。
鈦酸鋰電池的尖晶石結(jié)構(gòu)具有三維的鋰離子擴散通道,因此鈦酸鋰電池在高溫和低溫性能方面均具有優(yōu)異的性能。通常,電動汽車在零下10°C充電和放電時會遇到問題。鈦酸鋰電池具有良好的耐高溫性和耐用性。無論它們是否在冰中冷凍,它們都可以在負50°C至負60°C下正常充電和放電。在北國或在炎熱的南部,車輛不會受到電池“電擊”的影響,從而消除了用戶的后顧之憂。
由于鈦酸鋰離子電池在高溫、低溫環(huán)境中均可以達到安全使用,也體現(xiàn)出其耐寬溫(尤其耐低溫)的重要優(yōu)勢。目前,銀隆鈦酸鋰離子電池的安全工作溫度區(qū)域在-50度到65度之間,而普通石墨類負極電池在溫度低于-20度時能量就開始衰減,-30度時充電容量僅為充電總?cè)萘康?4%,在嚴寒天氣下根本無法正常工作。此外,由于鈦酸鋰離子電池即便過度充電,也僅有1%的體積變化,被稱為零應(yīng)變材料,這使其有著極長的壽命。
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