鈦酸鋰電池負極材料的優缺點和未來前景

來源：存能電氣  日期：2019-04-16 11:44  瀏覽量：次

　　鈦酸鋰電池負極材料的優缺點和未來前景。鈦酸鋰電池性能改進是單個材料的性能的提升以及各關鍵材料的有機整合的綜合體現。尖晶石型結構的鈦酸鋰由于具有極高的循環壽命和安全特性，被認為是目前最具應用前景的鋰離子電池負極材料之一。

　　鈦酸鋰電池：鈦酸鋰電池是一種用作鋰離子電池負極材料-鈦酸鋰，可與錳酸鋰、三元材料或磷酸鐵鋰等正極材料組成2.4V或1.9V的鋰離子二次電池。此外，它還可以用作正極，與金屬鋰或鋰合金負極組成1.5V的鋰二次電池。由于鈦酸鋰的高安全性、高穩定性、長壽命和綠色環保的特點。鈦酸鋰電池工作電壓2.4V，最高電壓3.0V，充電電流大于2C。

　　鈦酸鋰電池負極材料的優點

　　鈦酸鋰電池負極材料具有體積小、重量輕、能量密度高、密封性能好、無泄露、無記憶效應、自放電率低、充放電迅速、循環壽命超長、工作環境溫度范圍寬、安全穩定綠色環保等特點，所以在通信電源領域具有非常廣泛的應用前景。

　　鈦酸鋰電池在高溫、低溫環境中均可以達到安全使用，銀隆鈦酸鋰電池材料壽命可達30年，與汽車使用壽命相當，而普通石墨負極材料電池平均壽命不過3-4年。從全壽命周期看，鈦酸鋰電池成本更低。

　　鈦酸鋰電池材料的最后一個優勢是快速充放電能力強，充電倍率高。目前銀隆鈦酸鋰電池的充電倍率有10C、甚至20C，而普通石墨負極材料的電池充電倍率僅有2C-4C。基于鈦酸鋰電池的這些技術特點，業內人士認為其契合了新能源公交車、大型儲能裝備的需求。

　　鈦酸鋰電池負極材料的缺點

　　1、鋰電池壽命、性能等是受到多個方面的影響，特別是四大材料的影響。鈦酸鋰僅是負極材料，一個材料再怎么進步，也很難因此讓產品產生無可匹敵的優勢。更何況正極材料才是影響鋰電池性能最重要的材料。

　　2、鈦酸鋰電池，最大的劣勢是能量密度低，成本高。特別是能量密度低是因為負極材料鈦酸鋰的原理性能決定，很難有大的突破空間。成本可以通過規模化降低，而基于原理上的弱點，無法通過技術來改變。

　　3、至于鈦酸鋰電池宣稱的使用壽命長，更難被認證。電池壽命還受到正極材料、電解液、隔膜、使用溫度等綜合影響。鈦酸鋰做負極，本身也存在脹氣和長時間使用一致性降低等問題，目前原理上也不能證明太酸鋰電池會比其他電池壽命長。

　　4、鈦酸鋰電池材料做的企業少，導致產業整體研發投入少，從目前電池企業研發投入及規劃投入看，也很少企業會重點發展鈦酸鋰電池。未來，其他鋰電池技術進步速度將超過鈦酸鋰電池。

　　5、戰新產研從產業趨勢角度看，不要相信國際主流企業都做不好的技術，會在中國發光發熱。中國基礎研究還遠達不到國際先進企業水平，想在國際技術潮流中撿漏，無異于異想天開。鈦酸鋰電池未來市場空間將十分有限。

　　鈦酸鋰電池負極材料未來前景

　　由于傳統石墨材料性能上存在缺陷，硅碳復合材料、鈦酸鋰等新型負極材料，也因此而受到了鋰電行業的廣泛關注。硅碳復合材料理論克容量約為4200mAh/g，比石墨類負極的372mAh/g高出了10倍有余，被認為能大幅提升鋰電池的容量。而鈦酸鋰電池則具有快速充電、循環壽命長及安全性高等特點，前景也為很多業內人士所看好。

　　具有尖晶石型結構的鈦酸鋰是新型的負極材料之一。與石墨負極相比，鈦酸鋰電池具有更高的嵌鋰電位，可有效避免金屬鋰的析出和鋰枝晶的形成。鈦酸鋰及嵌鋰態的Li7Ti5O12具有遠高于石墨的熱力學穩定性，不易引起電池的熱失控，從而具有更高的安全性。

　　同時，鈦酸鋰在鋰離子嵌入、脫出的過程中，晶格參數幾乎不發生變化，晶體結構能夠保持高度的穩定性，是一種“零應變”材料，因此具有極為優良的循環穩定性。此外，鈦酸鋰電池材料還具有優異的低溫性能，快速充電能力，較高的性價比，因而在大規模儲能等領域具有較好的應用前景。

　　在燃油汽車未普及的時候，每個汽車都要自備汽油，而現在就沒見過有汽車備著大桶的汽油，那是因為現在的加油站到處可見。對于未來的新能源汽車的普及必定伴隨充電樁的建設，那么對于發展鈦酸鋰電池的快速充電技術是很有前景的。

　　可以預見：鈦酸鋰電池材料在2－3年后，一定會成為新一代鋰離子電池的負極材料而被廣泛應用在新能源汽車、電動摩托車和要求高安全性、高穩定性和長周期的應用領域。鈦酸鋰電池負極采用鈦酸鋰，相比負極用石墨的主流鋰電池，市場份額十分小眾。在乘用車領域，鈦酸鋰電池則和其他少數派技術一起，分享著3%的市場空間。

　　目前，在國家大力倡導開發新能源及其相關產業的大環境下，鈦酸鋰以其優異的安全性、超長循環性能、快速充放電和超寬的高/低溫性能，成為新型鋰離子電池的負極材料研究熱點，其應用前景也不斷拓展。