鈦酸鋰電池負極材料的優(yōu)缺點和未來前景

來源：存能電氣  日期：2019-04-16 11:44  瀏覽量：次

　　鈦酸鋰電池負極材料的優(yōu)缺點和未來前景。鈦酸鋰電池性能改進是單個材料的性能的提升以及各關(guān)鍵材料的有機整合的綜合體現(xiàn)。尖晶石型結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰由于具有極高的循環(huán)壽命和安全特性，被認為是目前最具應(yīng)用前景的鋰離子電池負極材料之一。

　　鈦酸鋰電池：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。鈦酸鋰電池工作電壓2.4V，最高電壓3.0V，充電電流大于2C。

　　鈦酸鋰電池負極材料的優(yōu)點

　　鈦酸鋰電池負極材料具有體積小、重量輕、能量密度高、密封性能好、無泄露、無記憶效應(yīng)、自放電率低、充放電迅速、循環(huán)壽命超長、工作環(huán)境溫度范圍寬、安全穩(wěn)定綠色環(huán)保等特點，所以在通信電源領(lǐng)域具有非常廣泛的應(yīng)用前景。

　　鈦酸鋰電池在高溫、低溫環(huán)境中均可以達到安全使用，銀隆鈦酸鋰電池材料壽命可達30年，與汽車使用壽命相當，而普通石墨負極材料電池平均壽命不過3-4年。從全壽命周期看，鈦酸鋰電池成本更低。

　　鈦酸鋰電池材料的最后一個優(yōu)勢是快速充放電能力強，充電倍率高。目前銀隆鈦酸鋰電池的充電倍率有10C、甚至20C，而普通石墨負極材料的電池充電倍率僅有2C-4C。基于鈦酸鋰電池的這些技術(shù)特點，業(yè)內(nèi)人士認為其契合了新能源公交車、大型儲能裝備的需求。

　　鈦酸鋰電池負極材料的缺點

　　1、鋰電池壽命、性能等是受到多個方面的影響，特別是四大材料的影響。鈦酸鋰僅是負極材料，一個材料再怎么進步，也很難因此讓產(chǎn)品產(chǎn)生無可匹敵的優(yōu)勢。更何況正極材料才是影響鋰電池性能最重要的材料。

　　2、鈦酸鋰電池，最大的劣勢是能量密度低，成本高。特別是能量密度低是因為負極材料鈦酸鋰的原理性能決定，很難有大的突破空間。成本可以通過規(guī)模化降低，而基于原理上的弱點，無法通過技術(shù)來改變。

　　3、至于鈦酸鋰電池宣稱的使用壽命長，更難被認證。電池壽命還受到正極材料、電解液、隔膜、使用溫度等綜合影響。鈦酸鋰做負極，本身也存在脹氣和長時間使用一致性降低等問題，目前原理上也不能證明太酸鋰電池會比其他電池壽命長。

　　4、鈦酸鋰電池材料做的企業(yè)少，導致產(chǎn)業(yè)整體研發(fā)投入少，從目前電池企業(yè)研發(fā)投入及規(guī)劃投入看，也很少企業(yè)會重點發(fā)展鈦酸鋰電池。未來，其他鋰電池技術(shù)進步速度將超過鈦酸鋰電池。

　　5、戰(zhàn)新產(chǎn)研從產(chǎn)業(yè)趨勢角度看，不要相信國際主流企業(yè)都做不好的技術(shù)，會在中國發(fā)光發(fā)熱。中國基礎(chǔ)研究還遠達不到國際先進企業(yè)水平，想在國際技術(shù)潮流中撿漏，無異于異想天開。鈦酸鋰電池未來市場空間將十分有限。

　　鈦酸鋰電池負極材料未來前景

　　由于傳統(tǒng)石墨材料性能上存在缺陷，硅碳復合材料、鈦酸鋰等新型負極材料，也因此而受到了鋰電行業(yè)的廣泛關(guān)注。硅碳復合材料理論克容量約為4200mAh/g，比石墨類負極的372mAh/g高出了10倍有余，被認為能大幅提升鋰電池的容量。而鈦酸鋰電池則具有快速充電、循環(huán)壽命長及安全性高等特點，前景也為很多業(yè)內(nèi)人士所看好。

　　具有尖晶石型結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰是新型的負極材料之一。與石墨負極相比，鈦酸鋰電池具有更高的嵌鋰電位，可有效避免金屬鋰的析出和鋰枝晶的形成。鈦酸鋰及嵌鋰態(tài)的Li7Ti5O12具有遠高于石墨的熱力學穩(wěn)定性，不易引起電池的熱失控，從而具有更高的安全性。

　　同時，鈦酸鋰在鋰離子嵌入、脫出的過程中，晶格參數(shù)幾乎不發(fā)生變化，晶體結(jié)構(gòu)能夠保持高度的穩(wěn)定性，是一種“零應(yīng)變”材料，因此具有極為優(yōu)良的循環(huán)穩(wěn)定性。此外，鈦酸鋰電池材料還具有優(yōu)異的低溫性能，快速充電能力，較高的性價比，因而在大規(guī)模儲能等領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景。

　　在燃油汽車未普及的時候，每個汽車都要自備汽油，而現(xiàn)在就沒見過有汽車備著大桶的汽油，那是因為現(xiàn)在的加油站到處可見。對于未來的新能源汽車的普及必定伴隨充電樁的建設(shè)，那么對于發(fā)展鈦酸鋰電池的快速充電技術(shù)是很有前景的。

　　可以預(yù)見：鈦酸鋰電池材料在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。鈦酸鋰電池負極采用鈦酸鋰，相比負極用石墨的主流鋰電池，市場份額十分小眾。在乘用車領(lǐng)域，鈦酸鋰電池則和其他少數(shù)派技術(shù)一起，分享著3%的市場空間。

　　目前，在國家大力倡導開發(fā)新能源及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的大環(huán)境下，鈦酸鋰以其優(yōu)異的安全性、超長循環(huán)性能、快速充放電和超寬的高/低溫性能，成為新型鋰離子電池的負極材料研究熱點，其應(yīng)用前景也不斷拓展。