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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。
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采用電動車輛取代燃油車輛是解決城市環境污染的最佳選擇,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極材料是其熱點和難點。
商業化的鋰離子電池負極主要采用碳材料,但以碳做負極的鋰電池在應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,循環穩定性差。
與碳材料相比,尖晶石型的Li4Ti5O12具有明顯的優勢:
1、它為零應變材料,循環性能好;
2、放電電壓平穩,而且電解液不致發生分解,提高鋰電池安全性能;
3、與炭負極材料相比,鈦酸鋰具有高的鋰離子擴散系數(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,不易產生鋰枝晶,為保障鋰電池的安全提供了基礎。