鈦酸鋰或鈦酸鋰 (LTO) 電池是使用鈦酸鋰作為負(fù)極材料的可充電電池。
這些電池屬于鈦酸鋰分類。它們的化學(xué)反應(yīng)基于鋰離子在陰極和陽(yáng)極之間的交換。
鋰離子電池基于鋰離子在陰極和陽(yáng)極之間的交換。
資料來源：改編自“ 3-D Micro and Nano Technologies for Improvements in Electrochemical Power Devices” 。”
然而，鈦酸鋰與其他鋰離子電池之間存在一個(gè)關(guān)鍵區(qū)別： 陽(yáng)極。
與其他鋰離子電池（LFP、NMC、LCO、LMO 和 NCA 電池）不同，LTO 電池不使用石墨作為陽(yáng)極。
相反，它們的陽(yáng)極是由鈦酸鋰納米晶體制成的。
這種獨(dú)特的特性顯著影響了這種電池的特性。
但為什么？這個(gè)陽(yáng)極有什么特別之處？
正極材料如何影響電池的性能
在鋰離子電池中，離子從一個(gè)電極移動(dòng)到另一個(gè)電極。
這些離子移動(dòng)的方向取決于您是在為電池充電還是放電。在充電過程中，鋰離子從陰極移動(dòng)到陽(yáng)極。
鋰離子可以進(jìn)出陽(yáng)極結(jié)構(gòu)。發(fā)生這種情況的速度/速率取決于 陽(yáng)極“容納”這些鋰離子的能力。 在化學(xué)中，這種“住宿”的術(shù)語(yǔ)是 插層。
鈦酸鋰作為正極材料
插層
石墨是大多數(shù)鋰離子電池的主要陽(yáng)極材料。這是由于其低成本、可用性和方便的電化學(xué)特性。
但其 嵌鋰 能力較差。
現(xiàn)在，猜猜哪種材料最適合嵌鋰？沒錯(cuò)，就是鈦酸鋰。
這兩種陽(yáng)極材料的結(jié)構(gòu)差異會(huì)影響它們嵌入鋰離子的能力。石墨具有2D結(jié)構(gòu)，而鈦酸鋰(Li 4 Ti 5 O 12 )呈現(xiàn)3D尖晶石結(jié)構(gòu)，有利于鋰的嵌入。
資料來源：改編自“用于電動(dòng)汽車的鋰離子電池”
石墨作為陽(yáng)極材料的另一個(gè)問題是其在充電/放電循環(huán)期間的體積變化。隨著時(shí)間的推移，這種膨脹/收縮會(huì)不可逆轉(zhuǎn)地 損壞電池 的結(jié)構(gòu)，從而限制其使用壽命。
相反，鋰離子在充放電過程中進(jìn)出負(fù)極結(jié)構(gòu)對(duì)鈦酸鋰結(jié)構(gòu)幾乎沒有影響。
因此，LTO 陽(yáng)極在循環(huán)過程中幾乎不會(huì)發(fā)生任何體積變化，從而最大限度地減少可能的 結(jié)構(gòu)退化，提高電池性能，并最終延長(zhǎng)電池壽命。
降解率低
LTO 陽(yáng)極的結(jié)構(gòu)有利于鋰離子進(jìn)出，讓電子更快地進(jìn)出陽(yáng)極。
這使得 LTO 電池的快速充電/放電（更高電流）比石墨作為陽(yáng)極更安全，因?yàn)殇囍Р惶赡苄纬?，避免了退化和可能的短路?/font>
此外，陽(yáng)極的特性最大限度地降低了 SEI 膜形成和鋰電鍍的風(fēng)險(xiǎn) ——這有助于避免容量損失。
最后，LTO 電池在低溫下充電良好，在高溫下保持熱穩(wěn)定性。
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日本NEC鋰電池中國(guó)營(yíng)銷中心于2023-06-03 09:45:28 整理發(fā)布。
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