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钛酸锂电池或成电动车领域一匹“黑马”

锂电中国浏览量:1714时间:2012-10-26 09:45:41

“2012中国国际新能源汽车产业促进推广周”上亮相的重庆恒通快充模式纯电动客车,并没有采用常见的磷酸铁锂电池,而是采用了钛酸锂电池。将车辆上搭载的30千瓦时的电池充满仅需10分钟,据介绍该车型去年4月份就已经在重庆投入了6辆纯电动客车开始试运行。这6辆车运行了一年多时间,运行60000多公里,充电次数达到2500次,而电池只出现0.3%-0.6%的衰减。按这个衰减度计算,电池寿命至少可以达6年之久。

作为锂离子电池负极材料-钛酸锂,可与锰酸锂、三元材料或磷酸铁锂等正极材料组成2.4V或1.9V的锂离子二次电池.此外,它还可以用作正极,与金属锂或锂合金负极组成1.5V的锂二次电池。由于钛酸锂的高安全性、高稳定性、长寿命和绿色环保的特点。可以预见,钛酸锂材料在2-3年后,一定会成为新一代锂离子电池的负极材料而被广泛应用在新能源汽车、电动摩托车和要求高安全性、高稳定性和长周期的应用领域。钛酸锂电池工作电压2.4V,最高电压3.0V,充电电流大达2C。

钛酸锂电池的优势与不足

优势:LTO尖晶石钛酸锂型结构稳定,零应变,较大的离子扩散系数,较宽的高低温性能,有非常好的循环性能。

不足:电压平台稍高,功率密度和能量密度不够;高倍率性能有待提升;有LTO量产能力的企业不多,成本较高。

目前各个企业还处于技术储备阶段,等待的是市场需求的提升,LTO有望成为未来主要的负极材料。

钛酸锂电池组成

正极:磷酸铁锂、锰酸锂或三元材料、镍锰酸锂。

负极:钛酸锂材料。

隔膜:现在以碳作负极的锂电池隔膜。

电解液:以碳作负极的锂电池电解液。

电池壳:以碳作负极的锂电池壳。

钛酸锂电池材料结构更加稳定、安全,更适合短时间内大倍率充放电,如果充电站是设施配套完善,钛酸锂电池(单体)理论上快充6分钟就可以充满电;相比循环充放次数只有2500次左右的磷酸铁锂电池,钛酸锂电池可以达到2万到3万次;此外,钛酸锂电池用于储能电站,除了具有一般的调峰作用外,还可以调频。

与炭负极材料相比,钛酸锂具有高的锂离子扩散系数(为2*10-8cm2/s),因此可以进行高倍率充放电,而且电池容量衰减很慢,寿命也高很多,循环充放电次数超过25000次。“现在(钛酸锂)最大的问题就在价格上要贵很多(据称贵两倍以上),而且现在国内能做(钛酸锂电池)的企业太少,如果谁能把钛酸锂做得便宜了,那将给电动汽车带来革命性的变革。”

“2012新能源汽车产业发扎与合作高峰论坛暨项目对接洽谈会”上,陈清泉院士再次提到了新型电池——钛酸锂电池的出色表现。陈清泉进一步指出:“目前磷酸铁锂在能量密度上已经发展到了一个(相对)较高的水平,想要进一步突破很困难。而现在推出的钛酸锂电池(即以钛酸锂LTO作为负极材料)在使用中很稳定(锂离子在嵌入与脱出时晶格常数与体积变化都很小),(因LTO材料不与电解液发生反应所以)不会形成SEI膜;再加上钛酸锂的电势比锂金属高,不易析出锂枝晶,这样就(比采用碳负极材料的锂离子电池)更安全。”

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