鈦酸鋰電池

　1.組成

　　正極：磷酸鐵鋰、錳酸鋰或三元材料、鎳錳酸鋰。

　　負(fù)極：鈦酸鋰材料。

　　隔膜：以碳作負(fù)極的鋰電池隔膜。

　　電解液：以碳作負(fù)極的鋰電池電解液。

　　電池殼：以碳作負(fù)極的鋰電池殼。

　2.特性

　　鈦酸鋰（LTO）材料在電池中作為負(fù)極材料使用，由于其自身特性的原因，材料與電解液之間容易發(fā)生相互作用并在充放循環(huán)反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生氣體析出，因此普通的鈦酸鋰電池容易發(fā)生脹氣，導(dǎo)致電芯鼓包，電性能也會(huì)大幅下降，極大地降低了鈦酸鋰電池的理論循環(huán)壽命。測(cè)試數(shù)據(jù)表明，普通的鈦酸鋰電池在經(jīng)過(guò)1 500-2 000次左右的循環(huán)就會(huì)發(fā)生脹氣的現(xiàn)象，導(dǎo)致無(wú)法正常使用，這也是制約鈦酸鋰電池大規(guī)模應(yīng)用的一個(gè)重要原因。

　　鈦酸鋰（LTO）電池性能改進(jìn)是單個(gè)材料的性能的提升以及各關(guān)鍵材料的有機(jī)整合的綜合體現(xiàn)。針對(duì)快速充電與長(zhǎng)使用壽命的要求，除負(fù)極材料以外，還要針對(duì)鋰離子電池的其他關(guān)鍵原材料（包括正極材料、隔膜、以及電解液），同時(shí)結(jié)合特殊的工程化工藝經(jīng)驗(yàn)，最終形成了“不脹氣”的鈦酸鋰LpTO電池產(chǎn)品，并首先實(shí)現(xiàn)了在電動(dòng)公交客車(chē)上的批量應(yīng)用。

　　測(cè)試數(shù)據(jù)表明，在6C充電，6C放電，100%DOD的條件下，鈦酸鋰LpTO單體電池的循環(huán)壽命超過(guò)25 000次，剩余容量超過(guò)80%，同時(shí)電芯產(chǎn)生的脹氣現(xiàn)象不明顯，不影響其壽命；而重慶快速充電純電動(dòng)公交的實(shí)際應(yīng)用情況也表明，在電池成組以后，電性能的表現(xiàn)也相當(dāng)優(yōu)異，可以保證純電動(dòng)公交客車(chē)的日常商業(yè)化運(yùn)營(yíng)。

　　優(yōu)點(diǎn)

　　采用電動(dòng)車(chē)輛取代燃油車(chē)輛是解決城市環(huán)境污染的最佳選擇，其中鋰離子動(dòng)力電池引起了研究者的廣泛關(guān)注.為了滿足電動(dòng)車(chē)輛對(duì)車(chē)載型離子動(dòng)力電池的要求，研制安全性高、倍率性能好且長(zhǎng)壽命的負(fù)極材料是其熱點(diǎn)和難點(diǎn)。

　　商業(yè)化的鋰離子電池負(fù)極主要采用碳材料，但以碳做負(fù)極的鋰電池在應(yīng)用上仍存在一些弊端：

　　1、過(guò)充電時(shí)易析出鋰枝晶，造成電池短路，影響鋰電池的安全性能；

　　2、易形成SEI膜而導(dǎo)致首次充放電效率較低，不可逆容量較大；

　　3、即碳材料的平臺(tái)電壓較低(接近于金屬鋰)，并且容易引起電解液的分解，從而帶來(lái)安全隱患。

　　4、在鋰離子嵌入、脫出過(guò)程中體積變化較大，循環(huán)穩(wěn)定性差。

　　與碳材料相比，尖晶石型的Li4Ti5O12具有明顯的優(yōu)勢(shì)：

　　1、它為零應(yīng)變材料，循環(huán)性能好；

　　2、放電電壓平穩(wěn)，而且電解液不致發(fā)生分解，提高鋰電池安全性能；

　　3、與炭負(fù)極材料相比，鈦酸鋰具有高的鋰離子擴(kuò)散系數(shù)(為2 *10-8cm2/s)，可高倍率充放電等。

　　4、鈦酸鋰的電勢(shì)比純金屬鋰的高，不易產(chǎn)生鋰晶枝，為保障鋰電池的安全提供了基礎(chǔ)。

　　缺點(diǎn)

　　1、相對(duì)其他類(lèi)型的鋰離子動(dòng)力電池能量密度會(huì)低一些。

　　2、脹氣問(wèn)題一直阻礙著鈦酸鋰電池的應(yīng)用。

　　3、相對(duì)其他類(lèi)型的鋰離子動(dòng)力電池價(jià)格偏高。

　　4、電池一致性仍存在差異，隨著充放電次數(shù)的增加電池一致性差異會(huì)逐漸增大。

　3.業(yè)內(nèi)動(dòng)態(tài)

　　日本一公司生產(chǎn)的“Scib”鋰電池，負(fù)極就是鈦酸鋰材料，已經(jīng)批量應(yīng)用與“EV--neo”電動(dòng)摩托車(chē)上。

　　自2011年4月開(kāi)始，重慶公交集團(tuán)開(kāi)始分批采用快速充電的純電動(dòng)公交客車(chē)分別在重慶市689路與687路運(yùn)營(yíng)。到目前為止，首批車(chē)輛已經(jīng)運(yùn)營(yíng)了兩年的時(shí)間。這些車(chē)輛所采用的最為核心的是微宏動(dòng)力的鈦酸鋰LpTO電池以及“十分鐘快速充電技術(shù)”通過(guò)了公交實(shí)際商業(yè)運(yùn)營(yíng)嚴(yán)苛的考驗(yàn)，整體表現(xiàn)優(yōu)異。

　　國(guó)內(nèi)珠海銀通新能源有限公司于2009年底已經(jīng)批量生產(chǎn)鈦酸鋰電池應(yīng)用與儲(chǔ)能方面，并且于2010年11月以3.25億元控股51%收購(gòu)了全球鈦酸鋰技術(shù)領(lǐng)先的美國(guó)Nasdaq上市公司ALTAIR。 開(kāi)始涉足電池業(yè)務(wù)的中國(guó)企業(yè)通過(guò)收購(gòu)美國(guó)企業(yè)來(lái)提高技術(shù)實(shí)力。這種做法最直接地表現(xiàn)了當(dāng)今中國(guó)企業(yè)的來(lái)勢(shì)兇猛的勢(shì)頭。上演中國(guó)電池業(yè)跨國(guó)收購(gòu)第一案。

　　國(guó)內(nèi)有很多研究單位在推進(jìn)Li4Ti5012負(fù)極材料的研究，如天津大學(xué)、天津電源研究所、北京科技大學(xué)、廈門(mén)大學(xué)、武漢大學(xué)、中科院成都某所、清華大學(xué)深圳研究院等都在做這方面的研究。