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钛酸锂动力电池的研究与发展

【文/电动汽车资源网特约作者李浩晨】从新闻可以得知,我国采用钛酸锂电池为动力源的新能源汽车有不少已经投入运营。像北汽福田汽车股份有限公司、金龙联合汽车工业(苏州)有

【文/电动汽车资源网特约作者李浩晨】从新闻可以得知,我国采用钛酸锂电池为动力源的新能源汽车有不少已经投入运营。像北汽福田汽车股份有限公司、金龙联合汽车工业(苏州)有限公司、厦门金龙汽车集团股份有限公司、安徽安凯汽车股份有限公司、珠海银隆新能源有限公司等多家企业也都推出了钛酸锂动力电池的新能源客车。

动力电池作为新能源汽车的能量来源,动力电池的性能决定了车辆的性能。动力电池包括锂离子电池、镍氢电池、超级电容、燃料电池等。目前新能源汽车采用的动力电池主要类型是锂离子动力电池。

锂离子动力电池是由正极、负极、隔膜及电解液这四个主要部分构成。其中锂离子电池的正极一般是具有高电位且可逆脱嵌锂离子的材料,比如锰酸锂、磷酸铁锂、三元材料等。锂离子电池的负极一般是碳负极材料比如石墨。目前对正极材料的研究已经达到一个瓶颈,因此对负极材料的研究成为另外一个关键。钛酸锂作为负极材料里的佼佼者,由此谈谈钛酸锂在动力电池中的研究及发展现状。

一、钛酸锂性质

动力电池的理想负极材料应具备以下几个性质:高充放电效率和循环寿命;高结构稳定性、化学稳定性和热稳定性;高比容量,安全性好;资源丰富,价格低廉,制备相对简单且不会对环境造成污染等。

目前的锂离子电池负极材料的研究主要集中在碳基材料上。其中碳电极在电池反应过程中进行嵌锂后的电位接近金属锂的电位,一旦电池在过充时,碳电极的表面就容易析出金属锂。产生的金属锂会跟电解液接触反应产生可燃性气体,给动力电池带来相当大的安全隐患。另外,石墨材料负电极存在与电解液的共嵌入问题,对电解液敏感高,稳定性有限导致电极的循环稳定性受到影响。合金类负极材料与碳负极材料相比具有较高的比容量,在充放电过程中锂的反复嵌脱会使合金类负极的体积发生较大变化导致循环性能变差。石墨类与钛酸锂负极材料的一些性质参数如下表所示。

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