鉅大LARGE | 點擊量:823次 | 2021年09月01日
有關(guān)鋰離子電池負(fù)極材料鈦酸鋰的研究使用
目前商業(yè)化的鋰離子電池負(fù)極材料大多采用各種嵌鋰碳材料,碳材料存在一些致命的缺陷,如材料制備辦法較復(fù)雜;在循環(huán)過程中易形成表面鈍化膜,導(dǎo)致容量損失;同時易洗出鋰枝晶使電池短路,從而引發(fā)安全問題等。同碳負(fù)極材料相比,合金類負(fù)極材料具有較高的比容量,但其循環(huán)性能相對較差,因此有必要開發(fā)能滿足倍率和安全要求的新型負(fù)極材料。
鈦酸鋰離子電池使用:便攜式電動工具、儲能電源;汽車應(yīng)急啟動電源、電池模塊、儲能基站電源;太陽能光電產(chǎn)品、LED照明;替代超級電容、存儲電源。
鈦酸鋰離子電池因其固有的特性被認(rèn)為是用于大功率鋰離子電池中最有前途的陽極材料之一。一方面它具有較高的嵌鋰電位,可戒備鋰枝晶的出現(xiàn)和固體電解質(zhì)界面膜的形成,從而安全性能得到提高;
另一方面鈦酸鋰在鋰嵌入/脫嵌過程中體積變化非常小,因此被稱為零應(yīng)變材料,這種零應(yīng)變材料使其具有優(yōu)良的可逆性和較長的壽命,雖然鈦酸鋰在鋰離子電池中具有很大的使用潛力,但其電導(dǎo)率低,鋰離子擴(kuò)散系數(shù)小,在一定的程度上妨礙了其發(fā)展。
鈦酸鋰被作為一種備受關(guān)注的負(fù)極材料,因具有如下優(yōu)勢:
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
1)鈦酸鋰在脫嵌鋰前后幾乎零應(yīng)變(脫嵌鋰前后晶胞參數(shù)a從0.836nm僅變?yōu)?.837nm);
2)嵌鋰電位較高(1.55V),戒備鋰枝晶出現(xiàn),安全性較高;
3)在充放電過程中幾乎不發(fā)生結(jié)構(gòu)改變,循環(huán)性能良好;有很好的充放電平臺;
4)化學(xué)擴(kuò)散系數(shù)和庫倫效率高;
5)與商品化的碳負(fù)極材料相比,通常具有更好電化學(xué)性能和安全性。
與傳統(tǒng)的商業(yè)化碳負(fù)極材料相比,鈦酸鋰具有較高的嵌鋰電勢,能夠阻止電極表面電解液被還原。而且作為零應(yīng)變嵌鋰材料,鈦酸鋰在充放電過程中具有優(yōu)越的可逆性,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和卓越的鋰離子遷移率,因此鈦酸鋰具有較好的循環(huán)性能和安全性能。盡管鈦酸鋰具有上述諸多優(yōu)勢,但是鈦酸鋰的電子電導(dǎo)率很低,限制了其商業(yè)使用。
鈦酸鋰作為鋰離子電池負(fù)極材料,面對著導(dǎo)電性和大電流充放電性能差、密度低的問題。目前處理導(dǎo)電性問題的辦法,緊要是在顆粒加入一定量的碳,但效果并不是很好,鈦酸鋰負(fù)極的制備,緊要是采用固相反應(yīng)法和溶膠-凝膠法。
鈦酸鋰作為零應(yīng)變材料,在鋰離子電池負(fù)極材料中具有著緊要的用途,雖然其自身存在導(dǎo)電性差、高倍率性能衰減較快等問題,制約著鈦酸鋰在鋰電中的使用,但基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。鈦酸鋰材料作為動力和儲能鋰離子電池負(fù)極材料有著巨大的研究價值和商業(yè)使用前景。