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      3. 淺談電動汽車新型鋰離子電池-鈦酸鋰電池(LTO)

        2024-05-22 08:42:23·  來源:TechPlus工坊
         


        鈦酸鋰電池(LTO)是一種以鈦酸鋰為正極材料的鋰離子電池,具有高安全性、穩定性強、性能優異、循環壽命長、環境友好等特點。


        1  什么是 LTO 電池?


        鈦酸鋰電池(Li4Ti5O12)是一種以鈦酸鋰為正極材料的鋰離子電池。電池行業簡稱 LTO 電池,它具有安全性高、穩定性強、性能優異、循環壽命長、環境友好等特點,已被廣泛應用。它具有自放電低、安全性高、循環壽命長、工作溫度范圍寬、充放電速度快等特點。


        鈦酸鋰(Li4Ti5O12)技術是鋰電池技術的未來趨勢。鈦酸鋰電池的循環壽命超過 20000 次,并具有快速充放電特性。LTO 電池比市場上的鉛酸電池、鋰離子電池和其他類型的電池能更好地應對低溫環境。

        2  LTO 電池的優點


        良好的安全性和穩定性

        鈦酸鋰離子電池的電位高于金屬鋰,不易產生鋰枝晶,放電電壓穩定,因此提高了鋰電池的安全性能。經測試發現,鈦酸鋰電池在針刺、擠壓、短路等嚴酷試驗下,不冒煙、不起火、不爆炸,安全性遠高于其他鋰電池。


        優異的快速充電性能

        與碳負極材料相比,鈦酸鋰電池具有更高的鋰離子擴散系數,可實現高速充放電。在大大縮短充電時間的同時,對循環壽命的影響很小,熱穩定性也很強。鈦酸鋰電池可在十分鐘左右充滿電。

        鈦酸鋰的化學擴散系數(一般為 2×10-8cm2/s)比碳負極材料大一個數量級。高擴散系數賦予了鈦酸鋰電池比其他碳負極材料充放電速度更快、周期更長的能力。


        循環壽命長

        從目前鋰電池技術的發展來看,鈦酸鋰電池是鋰電池中壽命最長、安全性最高的電池。從壽命周期來看,普通鋰離子電池約為 1000-2000 次循環,而鈦酸鋰電池為 10000-20000 次循環。

        鈦酸鋰也被稱為 "零應變材料"。這一特性對于電極材料來說意義重大,它可以避免材料在充放電過程中因膨脹和收縮而導致的結構變化,從而提高電極的性能,減少容量的顯著衰減,延長電池的使用壽命。


        應用溫度范圍寬

        鈦酸鋰電池的三維尖晶石結構具有獨特的三維鋰離子擴散通道,因此與其他鋰電池相比,鈦酸鋰電池還具有更好的高低溫特性。它可以在零下 50 ℃ 至 60 ℃ 正常充放電。無論是在寒冷的北方,還是在炎熱的南方,車輛電池都不會受到溫度的影響,消除了用戶的后顧之憂。


        低溫放電特性特別適用于軍工產品、航空航天工業、極地科學考察、醫療器械和其他對低溫性能有特殊要求的極寒應用領域。


        3 LTO 電池的缺點


        鈦酸鋰(LTO)材料用作電池負極材料時,在充放電循環過程中與電解液反應容易產生氣體。因此,普通鈦酸鋰電池容易脹氣,導致電池鼓包。鋰離子電池一旦鼓脹,正負極之間的接觸就不再緊密,電池的內阻就會大大增加,電池的循環性能就會急劇下降。


        另一方面,鈦酸鋰電池的能量密度在鋰電池中相對較低,而且鈦酸鋰電池的容量比會高速衰減。然而,鈦酸鋰電池具有快速充電的優勢。隨著充電設施的大面積覆蓋,裝有鈦酸鋰電池的電動汽車可以隨時隨地充電,對鈦酸鋰電池的能量密度要求也將降低。同時,鈦酸鋰電池具有優于碳負極電池的超長循環壽命,可以降低客戶的平均成本。


        4 LTO 電池的未來趨勢


        對于電動汽車能源而言,電池的可靠性和耐用性至關重要。由于鈦酸鋰電池具有高安全性、高穩定性、長壽命和環保等優點,必將成為新一代鋰離子電池,廣泛應用于新能源汽車、電動摩托車和一些對安全性、靈活性、高穩定性和長壽命有較高要求的高端應用領域。

         
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