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，電性能也會大幅下降，極大地降低了鈦酸鋰電池的理論循環(huán)壽命。測試數(shù)據(jù)表明，普通的鈦酸鋰電池在經(jīng)過1 500-2 000次左右的循環(huán)就會發(fā)生脹氣的現(xiàn)象，導(dǎo)致無法正常使用，這也是制約鈦酸鋰電池大規(guī)模應(yīng)用的一個重要原因。

　　鈦酸鋰（LTO）電池性能改進(jìn)是單個材料的性能的提升以及各關(guān)鍵材料的有機整合的綜合體現(xiàn)。針對快速充電與長使用壽命的要求，除負(fù)極材料以外，還要針對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），同時結(jié)合特殊的工程化工藝經(jīng)驗，最終形成了“不脹氣”的鈦酸鋰LpTO電池產(chǎn)品，并首先實現(xiàn)了在電動公交客車上的批量應(yīng)用。

　　測試數(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25 000次，剩余容量超過80%，同時電芯產(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公交的實際應(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，可以保證純電動公交客車的日常商業(yè)化運營。

　　優(yōu)點

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

　　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、過充電時易析出鋰枝晶，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，從而帶來安全隱患。

　　4、在鋰離子嵌入、脫出過程中體積變化較大，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：

　　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散系數(shù)(為2 *10-8cm2/s)，可高倍率充放電等。

　　4、鈦酸鋰的電勢比純金屬鋰的高，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

　　1、相對其他類型的鋰離子動力電池能量密度會低一些。

　　2、脹氣問題一直阻礙著鈦酸鋰電池的應(yīng)用。

　　3、相對其他類型的鋰離子動力電池價格偏高。

　　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逐漸增大。

　3.業(yè)內(nèi)動態(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”電動摩托車上。

　　自2011年4月開始，重慶公交集團開始分批采用快速充電的純電動公交客車分別在重慶市689路與687路運營。到目前為止，首批車輛已經(jīng)運營了兩年的時間。這些車輛所采用的最為核心的是微宏動力的鈦酸鋰LpTO電池以及“十分鐘快速充電技術(shù)”通過了公交實際商業(yè)運營嚴(yán)苛的考驗，整體表現(xiàn)優(yōu)異。

　　國內(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)用與儲能方面，并且于2010年11月以3.25億元控股51%收購了全球鈦酸鋰技術(shù)領(lǐng)先的美國Nasdaq上市公司ALTAIR。 開始涉足電池業(yè)務(wù)的中國企業(yè)通過收購美國企業(yè)來提高技術(shù)實力。這種做法最直接地表現(xiàn)了當(dāng)今中國企業(yè)的來勢兇猛的勢頭。上演中國電池業(yè)跨國收購第一案。

　　國內(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。