鉅大LARGE | 點擊量：506次 | 2023年09月09日
鈦酸鋰離子電池放電原理以及優(yōu)缺點解析
鈦酸鋰離子電池放電原理
鈦酸鋰離子電池由正、負極板（正極活性物質(zhì)為三元鋰，負極為鈦酸鋰）、隔膜、電解質(zhì)、極耳、不銹鋼（鋁合金）外殼等組成。正負極板是電化學(xué)反應(yīng)的區(qū)域，隔膜、電解質(zhì)供應(yīng)Li的傳輸通道，極耳起到引導(dǎo)電流的用途。
電池充電時，Li+從三元鋰材料中遷移到晶體表面，從正極板材料中脫出，在電場力的用途下，進入電解液，穿過隔膜，再經(jīng)電解液遷移到負極鈦酸鋰晶體的表面，然后嵌入負極鈦酸鋰尖晶石結(jié)構(gòu)材料中。與此同時，電子流通過正極的鋁箱，經(jīng)極耳、電池極柱、負載、負極極柱、負極耳流向負極的鋁箔電極，再經(jīng)導(dǎo)電體流到鈦酸鋰負極，使電荷達至平衡。
電池放電時，Li從鈦酸鋰尖晶石結(jié)構(gòu)材料中脫嵌，進入電解液，穿過隔膜，再經(jīng)電解質(zhì)遷移到三元鋰晶體的表面，然后重新嵌入到三元鋰材料中。與此同時，電子經(jīng)導(dǎo)電體流向負極的鋁箔電極，經(jīng)極耳、電池負極柱、負載、正極極柱、正極極耳流向電池正極的鋁箔電極，然后再經(jīng)導(dǎo)電體流到三元鋰正極，使電荷達至平衡。
鈦酸鋰離子電池的優(yōu)缺點
優(yōu)勢：
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
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%
采用電動汽車輛取代燃油車輛是處理城市環(huán)境污染的最佳選擇，其中鋰離子動力鋰離子電池引起了研究者的廣泛關(guān)注。為了滿足電動汽車輛對車載型離子動力鋰離子電池的要求，研制安全性高、倍率性能好且長壽命的負極材料是其熱點和難點。
商業(yè)化的鋰離子電池負極緊要采用碳材料，但以碳做負極的鋰離子電池在使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，影響鋰離子電池的安全性能;
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析，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具有分明的優(yōu)點：
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)生分析，提高鋰離子電池安全性能;
3、與炭負極材料相比，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，不易出現(xiàn)鋰枝晶，為保障鋰離子電池的安全供應(yīng)了基礎(chǔ)。
缺點：
1、相對其他類型的鋰離子動力鋰離子電池能量密度會低一些。
2、脹氣問題一直妨礙著鈦酸鋰離子電池的使用。
3、相對其他類型的鋰離子動力鋰離子電池價格偏高。
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