Was sind die Vor- und Nachteile von Lithiumtitanat-Batterien?

Nachteile der Lithiumtitanat-Batterie

Vorteil

Das Ersetzen von Kraftstofffahrzeugen durch Elektrofahrzeuge ist die beste Wahl zur Lösung der städtischen Umweltverschmutzung. Unter diesen haben Lithium-Ionen-Batterien eine große Aufmerksamkeit der Forscher auf sich gezogen. Um den Anforderungen von Elektrofahrzeugen an Bord von Ionenbatterien gerecht zu werden, wurden hohe Sicherheit und hohe Leistung entwickelt. Und das langlebige Anodenmaterial ist ein Hot Spot und ein schwieriger Punkt.

Die kommerzielle Lithium-Ionen-Batterieanode verwendet hauptsächlich Kohlenstoffmaterial, aber die Lithiumbatterie mit Kohlenstoff als negativer Elektrode weist bei der Anwendung noch einige Nachteile auf:

1. Lithiumdendriten können beim Überladen leicht ausfallen, was zu einem Kurzschluss der Batterie führt und die Sicherheitsleistung der Lithiumbatterie beeinträchtigt.

2. Leicht zu bildender SEI-Film, was zu einer geringeren anfänglichen Lade- und Entladungseffizienz und einer irreversiblen Kapazität führt;

Das heißt, das Kohlenstoffmaterial hat eine niedrige Plattformspannung (nahe an metallischem Lithium) und verursacht leicht eine Zersetzung des Elektrolyten, wodurch ein Sicherheitsrisiko besteht.

4. Die Volumenänderung ist während des Prozesses der Insertion und Extraktion von Lithiumionen groß und die Zyklenstabilität ist schlecht.

Im Vergleich zu Kohlenstoffmaterialien weist das Li4Ti5O12 vom Spinelltyp offensichtliche Vorteile auf:

1. Es ist ein Material ohne Dehnung mit guter Zyklusleistung.

2. Die Entladungsspannung ist stabil und der Elektrolyt zersetzt sich nicht, wodurch die Sicherheitsleistung der Lithiumbatterie verbessert wird.

3. Lithiumtitanat hat im Vergleich zum kohlenstoffnegativen Elektrodenmaterial einen hohen Lithiumionendiffusionskoeffizienten (2 · 10 & supmin; & sup8; cm² / s) und kann mit hoher Geschwindigkeit geladen und entladen werden.

4. Das Potenzial von Lithiumtitanat ist höher als das von reinem Metalllithium, das nicht einfach zu Lithiumkristallverzweigungen herzustellen ist und eine Grundlage für die Gewährleistung der Sicherheit von Lithiumbatterien bietet.

Nachteil

1. Die Energiedichte anderer Arten von Lithium-Ionen-Batterien ist geringer.

2. Das Problem der Blähungen hat die Anwendung von Lithiumtitanat-Batterien behindert.

3. Relativ hohe Preise für andere Arten von Lithium-Ionen-Batterien.

4. Es gibt immer noch einen Unterschied in der Batteriekonsistenz. Mit zunehmender Anzahl von Lade- und Entladezeiten nimmt der Unterschied in der Batteriekonsistenz allmählich zu.

Die Lithiumtitanatbatterie ist eine Lithiumionen-Sekundärbatterie, die als negatives Elektrodenmaterial für eine Lithiumionenbatterie, Lithiumtitanat, verwendet wird und aus einem positiven Elektrodenmaterial wie Lithiummanganat, einem ternären Material oder lithiumeisenphosphat zusammengesetzt werden kann, um sich zu bilden a 2,4 V oder 1,9 V. Darüber hinaus kann es auch als positive Elektrode verwendet werden, und eine 1,5-V-Lithium-Sekundärbatterie besteht aufgrund der hohen Sicherheit, hohen Stabilität, langen Lebensdauer und des umweltfreundlichen Umweltschutzes von Lithiumtitanat aus einer Lithiummetall- oder einer negativen Lithiumlegierungselektrode .

Es ist absehbar, dass Lithiumtitanat-Materialien nach 2-3 Jahren zum Anodenmaterial einer neuen Generation von Lithium-Ionen-Batterien werden und in Fahrzeugen mit neuer Energie, Elektromotorrädern weit verbreitet sind und eine hohe Sicherheit, hohe Stabilität und einen Anwendungsbereich mit langen Zyklen erfordern. Die Lithiumtitanat-Batterie hat eine Arbeitsspannung von 2,4 V, eine maximale Spannung von 3,0 V und einen Ladestrom von mehr als 2 ° C (dh einen Strom, der doppelt so hoch ist wie der Wert der Batteriekapazität).

Lithiumtitanat (LTO) -Material wird als negatives Elektrodenmaterial in Batterien verwendet. Aufgrund seiner eigenen Eigenschaften interagieren das Material und der Elektrolyt wahrscheinlich miteinander und erzeugen während der Lade- und Entladezyklusreaktion eine Gasentwicklung. Daher neigt gewöhnliches Lithiumtitanat der Batterie zu Blähungen, was zu einem Batteriepack führt, und die elektrische Leistung wird ebenfalls stark verringert, was die theoretische Zykluslebensdauer der Lithiumtitanatbatterie stark verringert. Die Testdaten zeigen, dass die gewöhnliche Lithiumtitanatbatterie nach 1500-2000 Zyklen explodiert, was zu einer normalen Verwendung führen kann. Dies ist ein wichtiger Grund für die Einschränkung der großtechnischen Anwendung von Lithiumtitanatbatterien.

Die Leistungssteigerung von Lithiumtitanat (LTO) -Batterien ist eine Kombination aus verbesserter Leistung einzelner Materialien und organischer Integration von Schlüsselmaterialien. Als Reaktion auf die Anforderungen einer schnellen Aufladung und einer langen Lebensdauer haben sich neben dem Anodenmaterial schließlich andere wichtige Rohstoffe für Lithium-Ionen-Batterien (einschließlich Kathodenmaterialien, Separatoren und Elektrolyte) in Kombination mit speziellen technischen Prozesserfahrungen gebildet Das nicht-flatulenzige Lithiumtitanat-LpTO-Batterieprodukt realisierte zunächst die Batch-Anwendung auf dem Elektrobus.

Die Testdaten zeigen, dass die Lithiumtitanat-LpTO-Einzelzelle unter den Bedingungen von 6C-Aufladung, 6C-Entladung und 100% DOD eine mehr als 25.000-fache Zykluslebensdauer aufweist und die verbleibende Kapazität 80% übersteigt. Gleichzeitig ist die von der Batterie erzeugte Blähung nicht offensichtlich und wirkt sich nicht aus. Seine Lebensdauer; und die praktische Anwendung des schnell aufladenden reinen Elektrobusses von Chongqing zeigt auch, dass nach dem Gruppieren der Batterie auch die Leistung der elektrischen Leistung sehr gut ist, was den täglichen kommerziellen Betrieb eines reinen Elektrobusses garantieren kann.

Vorteil

Das Ersetzen von Kraftstofffahrzeugen durch Elektrofahrzeuge ist die beste Wahl zur Lösung der städtischen Umweltverschmutzung. Unter diesen haben Lithium-Ionen-Batterien eine große Aufmerksamkeit der Forscher auf sich gezogen. Um den Anforderungen von Elektrofahrzeugen an Bord von Ionenbatterien gerecht zu werden, wurden hohe Sicherheit und hohe Leistung entwickelt. Und das langlebige Anodenmaterial ist ein Hot Spot und ein schwieriger Punkt.

Die kommerzielle Lithium-Ionen-Batterieanode verwendet hauptsächlich Kohlenstoffmaterial, aber die Lithiumbatterie mit Kohlenstoff als negativer Elektrode weist bei der Anwendung noch einige Nachteile auf:

1. Lithiumdendriten können beim Überladen leicht ausfallen, was zu einem Kurzschluss der Batterie führt und die Sicherheitsleistung der Lithiumbatterie beeinträchtigt.

2. Leicht zu bildender SEI-Film, was zu einer geringeren anfänglichen Lade- und Entladungseffizienz und einer irreversiblen Kapazität führt;

Das heißt, das Kohlenstoffmaterial hat eine niedrige Plattformspannung (nahe an metallischem Lithium) und verursacht leicht eine Zersetzung des Elektrolyten, wodurch ein Sicherheitsrisiko besteht.

4. Die Volumenänderung ist während des Prozesses der Insertion und Extraktion von Lithiumionen groß und die Zyklenstabilität ist schlecht.

Im Vergleich zu Kohlenstoffmaterialien weist das Li4Ti5O12 vom Spinelltyp offensichtliche Vorteile auf:

1. Es ist ein Material ohne Dehnung mit guter Zyklusleistung.

2. Die Entladungsspannung ist stabil und der Elektrolyt zersetzt sich nicht, wodurch die Sicherheitsleistung der Lithiumbatterie verbessert wird.

3. Lithiumtitanat hat im Vergleich zum kohlenstoffnegativen Elektrodenmaterial einen hohen Lithiumionendiffusionskoeffizienten (2 * 10-8 cm2 / s) und kann mit hoher Geschwindigkeit geladen und entladen werden.

4. Das Potenzial von Lithiumtitanat ist höher als das von reinem Metalllithium, und es ist nicht einfach, Lithiumdendriten herzustellen, die eine Grundlage für die Gewährleistung der Sicherheit von Lithiumbatterien bilden.

Nachteil

1. Die Energiedichte anderer Arten von Lithium-Ionen-Batterien ist geringer.

2. Das Problem der Blähungen hat die Anwendung von Lithiumtitanat-Batterien behindert.

3. Relativ hohe Preise für andere Arten von Lithium-Ionen-Batterien.

4. Es gibt immer noch einen Unterschied in der Batteriekonsistenz. Mit zunehmender Anzahl von Lade- und Entladezeiten nimmt der Unterschied in der Batteriekonsistenz allmählich zu.

Branchendynamische Bearbeitung

Bei der von einem japanischen Unternehmen hergestellten Lithiumbatterie "Scib" handelt es sich bei der negativen Elektrode um ein Lithiumtitanat-Material, das chargenweise mit dem Elektromotorrad "EV - neo" aufgebracht wurde.

Seit April 2011 betreibt die Chongqing Public Transport Group in Chongqing schnell geladene rein elektrische Busse in Chargen von 689 und 687 Straßen. Bisher sind die ersten Fahrzeuge seit zwei Jahren in Betrieb. Der Kern dieser Fahrzeuge ist die LpTO-Batterie aus Lithiumtitanat mit Mikroleistung, und die "10-Minuten-Schnellladetechnologie" hat den strengen Test des tatsächlichen kommerziellen Betriebs des Busses bestanden, und die Gesamtleistung ist ausgezeichnet.

Die inländische Zhuhai Yinlong New Energy Co., Ltd. hat Ende 2009 Lithiumtitanat-Batterieanwendungen und energiespeicher in Massenproduktion hergestellt und im November 2010 51% des weltweit führenden US-amerikanischen Nasdaq-börsennotierten Unternehmens mit einer Beteiligung von 51 Milliarden Yuan erworben 51% ALTAIR. Chinesische Unternehmen, die anfangen, sich im Batteriegeschäft zu engagieren, haben ihre technologischen Fähigkeiten durch die Übernahme von US-Unternehmen erweitert. Dieser Ansatz ist der direkteste Ausdruck der starken Dynamik der heutigen chinesischen Unternehmen, die den ersten Fall einer grenzüberschreitenden Akquisition der chinesischen Batterieindustrie inszeniert haben.

In China gibt es viele Forschungseinheiten, die die Erforschung von Li4Ti5012-Anodenmaterialien fördern, wie die Tianjin-Universität, das Tianjin Power Research Institute, die Pekinger Universität für Wissenschaft und Technologie, die Xiamen-Universität, die Wuhan-Universität, das Chengdu-Institut der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und Shenzhen Research Das Institut der Tsinghua-Universität usw. forscht auf diesem Gebiet.

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