什么是钛酸锂电池？钛酸锂电池知识介绍

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2.4 V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1.5 V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。

　　钛酸锂电池的优点

　　采用电动车辆取代燃油车辆是解决城市环境污染的最佳选择，其中锂离子动力电池引起了研究者的广泛关注.为了满足电动车辆对车载铿离子动力电池的要求，研制安全性高、倍率性能好且长寿命的负极材料是其热点和难点。

　　目前，商业化的锂离子电池负极主要采用碳材料，但以碳做负极的锂电池在应用上仍存在一些弊端：

　　1、过充电时易析出锂枝晶，造成电池短路，影响锂电池的安全性能;

　　2、易形成SEI膜而导致首次充放电效率较低，不可逆容量较大;

　　3、即碳材料的平台电压较低(接近于金属锂)，并且容易引起电解液的分解,从而带来安全隐患。

　　4、在锂离子嵌入、脱出过程中体积变化较大，循环稳定性差。

　　与碳材料相比，尖晶石型的Li4Ti5012具有明显的优势：

　　1、它为零应变材料，循环性能好；

　　2、放电电压平稳，而且电解液不致发生分解，提高锂电池安全性能；

　　3、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)，可高倍率充放电等。

　　4、钛酸锂的电势比纯金属锂的高，不易产生锂晶枝，为保障锂电池的安全提供了基础。

　　钛酸锂电池国内外应用动态

　　日本一公司生产的“Scib”锂电池，负极就是钛酸锂材料，已经批量应用与“EVneo”电动摩托车上。

　　国内珠海银通新能源有限公司于2009年底已经批量生产钛酸锂电池应用与储能方面，并且于2010年11月以3.25亿元控股51%收购了全球钛酸锂技术领先的美国Nasdaq上市公司ALTI。 1年前才开始涉足电池业务的中国企业通过收购美国企业来提高技术实力。可以说，这种做法最直接地表现了当今中国企业的来势凶猛的势头。上演中国电池业跨国收购第一案。

　　国内现在有很多研究单位在推进Li4Ti5012负极材料的研究，如天津大学、天津电源研究所、北京科技大学、厦门大学、武汉大学、中科院成都某所等都在做这方面的研究。
1、 原料的理化*能。 
 
（1） 石墨：非极*物质，易被非极*物质污染，易在非极*物质中分散；不易吸水，也不易在水中分散。被污染的石墨，在水中分散后，容易重新团聚。一般粒径D50为20μm左右。颗粒形状多样且多不规则，主要有球形、片状、纤维状等。 
 
（2） 水*粘合剂（SBR）：小分子线*链状乳液，极易溶于水和极*溶剂。 
 
（3） 防沉淀剂（CMC）：高分子化合物，易溶于水和极*溶剂。 
 
（4） 异丙醇：弱极物质，加入后可减小粘合剂溶液的极*，提高石墨和粘合剂溶液的相容；具有强烈的消泡作用；易催化粘合剂网状交链，提高粘结强度。 　　　
乙醇：弱极物质，加入后可减小粘合剂溶液的极，提高石墨和粘合剂溶液的相容；具有强烈的消泡作用；易催化粘合剂 线*交链，提高粘结强度（异丙醇和乙醇的作用从本质上讲是一样的，大批量生产时可考虑成本因素然后选择添加哪种）。 
 
（5）去离子水（或蒸馏水）：稀释剂，酌量添加，改变浆料的流动。 
 
2、 原料的预处理： 
 
（1） 石墨：
A、混合，使原料均匀化，提高一致。
B、300~400℃常压烘烤，除去表面油物质，提高与水粘合剂的相容能力，修圆石墨表面棱角（有些材料为保持表面特，不允许烘烤，否则效能降低）。 
 
（2） 水粘合剂：适当稀释，提高分散能力。 
3、 掺和、浸湿和分散： 
  
（1） 石墨与粘合剂溶液极*不同，不易分散。 
 
（2） 可先用醇水溶液将石墨初步润湿，再与粘合剂溶液混合。 
 
（3） 应适当降低搅拌浓度，提高分散。
（4） 分散过程为减少极*物与非极*物距离，提高势能或表面能，所以为吸热反应，搅拌时总体温度有所下降。如条件允许应该适当升高搅拌温度，使吸热变得容易，同时提高流动*，降低分散难度。 
 
（5） 搅拌过程如加入真空脱气过程，排除气体，促进固-液吸附，效果更佳。 
 
（6） 分散原理、分散方法同正极配料中的相关内容，
在三、（一）、4中有详细论述，在此不予详细解释。
4、 稀释。将浆料调整为合适的浓度，便于涂布。 
 
四、锂电池 配料时注意事项：
1、 防止混入其它杂质；
2、 防止浆料飞溅；
3、 浆料的浓度（固含量）应从高往低逐渐调整，以免增加麻烦； 
 
4、 在搅拌的间歇过程中要注意刮边和刮底，确保分散均匀； 
 
5、 浆料不宜长时间搁置，以免沉淀或均匀降低；
6、 需烘烤的物料必须密封冷却之后方可以加入，以免组分材料质变化；
7、 搅拌时间的长短以设备能、材料加入量为主；搅拌桨的使用以浆料分散难度进行更换，无法更换的可将转速由慢到快进行调整，以免损伤设备； 
 
8、 出料前对浆料进行过筛，除去大颗粒以防涂布时造成断带；
9、 对配料人员要加强培训，确保其掌握专业知识，以免酿成大祸； 10、 配料的关键在于分散均匀，掌握该中心，其它方式可自行调整。
近日，丰田中央研发实验室开发了一种有望用于高功率和高能量的全固态锂离子电池的固体电解质新材料。该材料用于正极为钴酸锂、负极为锂单质的锂离子电池时，具有优异的充放电性能和循环性能。 

    全固态锂离子电池以传统固体氧化物作电解质时，比有机电解液和固体硫化物中的离子电导率低很多。该电解质不仅有高的化学稳定性和宽的电化学窗口，而且在室温下离子电导率比有机电解液的电导率还高出了两个数量级。该固体电解质与正极不会发生副反应和材料剥离，且界面阻抗能低到和普通的液态锂离子电池相比拟，但界面阻抗的活化能小很多。

五、 总论：
随着电池制程的日益透明，锂离子电池生产厂家越来越将配料列为核心机密，因为从材料的挑选、处理到合理搭配包含了太多技术人员的心血，同样的材料，有的厂家用起来特别顺利，有的厂家就麻烦百出；有的厂家用中档的材料可以 做出高端的电池，而有的厂家却使用最好的材料做成的电池惨不忍睹，以上资料如有不足之处，我们将及时更正。