鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:501次 | 2023年09月09日
鈦酸鋰離子電池放電原理以及優(yōu)缺點(diǎn)解析
鈦酸鋰離子電池放電原理
鈦酸鋰離子電池由正、負(fù)極板(正極活性物質(zhì)為三元鋰,負(fù)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(fù)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(jìn)入電解液,穿過隔膜,再經(jīng)電解液遷移到負(fù)極鈦酸鋰晶體的表面,然后嵌入負(fù)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(fù)載、負(fù)極極柱、負(fù)極耳流向負(fù)極的鋁箔電極,再經(jīng)導(dǎo)電體流到鈦酸鋰負(fù)極,使電荷達(dá)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(jìn)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(fù)極的鋁箔電極,經(jīng)極耳、電池負(fù)極柱、負(fù)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(dá)至平衡。
鈦酸鋰離子電池的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)勢:
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(fù)極材料是其熱點(diǎn)和難點(diǎn)。
商業(yè)化的鋰離子電池負(fù)極緊要采用碳材料,但以碳做負(fù)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。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
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(diǎn):
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(fù)極材料相比,鈦酸鋰具有高的鋰離子擴(kuò)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(diǎn):
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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