钛酸锂电池负极材料有哪些优缺点?它未来的前景如何?
钛酸锂电池负极材料的优点
钛酸锂电池负极材料具有体积小、重量轻、能量密度高、密封性能好、无泄露、无记忆效应、自放电率低、充放电迅速、循环寿命超长、工作环境温度范围宽、安全稳定绿色环保等特点,所以在通信电源领域具有非常广泛的应用前景。
钛酸锂电池在高温、低温环境中均可以达到安全使用,银隆钛酸锂电池材料寿命可达30年,与汽车使用寿命相当,而普通石墨负极材料电池平均寿命不过3-4年。从全寿命周期看,钛酸锂电池成本更低。
钛酸锂电池材料的最后一个优势是快速充放电能力强,充电倍率高。目前银隆钛酸锂电池的充电倍率有10C、甚至20C,而普通石墨负极材料的电池充电倍率仅有2C-4C。基于钛酸锂电池的这些技术特点,业内人士认为其契合了新能源公交车、大型储能装备的需求。
钛酸锂电池负极材料的缺点
1、锂电池寿命、性能等是受到多个方面的影响,特别是四大材料的影响。钛酸锂仅是负极材料,一个材料再怎么进步,也很难因此让产品产生无可匹敌的优势。更何况正极材料才是影响锂电池性能最重要的材料。
2、钛酸锂电池,最大的劣势是能量密度低,成本高。特别是能量密度低是因为负极材料钛酸锂的原理性能决定,很难有大的突破空间。成本可以通过规模化降低,而基于原理上的弱点,无法通过技术来改变。
3、至于钛酸锂电池宣称的使用寿命长,更难被认证。电池寿命还受到正极材料、电解液、隔膜、使用温度等综合影响。钛酸锂做负极,本身也存在胀气和长时间使用一致性降低等问题,目前原理上也不能证明太酸锂电池会比其他电池寿命长。
钛酸锂电池负极材料未来前景
由于传统石墨材料性能上存在缺陷,硅碳复合材料、钛酸锂等新型负极材料,也因此而受到了锂电行业的广泛关注。硅碳复合材料理论克容量约为4200mAh/g,比石墨类负极的372mAh/g高出了10倍有余,被认为能大幅提升锂电池的容量。而钛酸锂电池则具有快速充电、循环寿命长及安全性高等特点,前景也为很多业内人士所看好。
具有尖晶石型结构的钛酸锂是新型的负极材料之一。与石墨负极相比,钛酸锂电池具有更高的嵌锂电位,可有效避免金属锂的析出和锂枝晶的形成。钛酸锂及嵌锂态的Li7Ti5O12具有远高于石墨的热力学稳定性,不易引起电池的热失控,从而具有更高的安全性。
同时,钛酸锂在锂离子嵌入、脱出的过程中,晶格参数几乎不发生变化,晶体结构能够保持高度的稳定性,是一种“零应变”材料,因此具有极为优良的循环稳定性。此外,钛酸锂电池材料还具有优异的低温性能,快速充电能力,较高的性价比,因而在大规模储能等领域具有较好的应用前景。