91极品欧美视频-少妇视频在线播放-午夜爱爱爱爱爽爽爽网站-日韩av一国产av一中文字慕-ass日本-寂寞的日本美妇-麻豆av在线-中文字幕在线资源-亚洲国产剧情-欧美a级理论片-人妻aⅴ中文字幕-免费av观看-欧美福利网站-免费xxxxx在线观看网站软件-久久久久久久久久久久久久久久久久久久

尖晶石鈦酸鋰及其在鋰離子動(dòng)力電池中的

鉅大鋰電  |  點(diǎn)擊量:0  |  2019年08月26日  

尖晶石鈦酸鋰及其在鋰離子動(dòng)力電池中的應(yīng)用

摘要:作為一種新型鋰離子電池負(fù)極材料,尖晶石鈦酸鋰(Li4TI5O12)具有使用壽命長(zhǎng)、安全性高和熱穩(wěn)定性好等特點(diǎn),因此被作為鋰離子動(dòng)力電池的負(fù)極材料而廣泛研究。本文對(duì)Li4TI5O12的研發(fā)現(xiàn)狀及應(yīng)用情況做了介紹,并對(duì)Li4TI5O12的研發(fā)應(yīng)用方向做了展望,認(rèn)為目前Li4TI5O12的主要研究方向是提高倍率性能,包覆碳是提高倍率性能的有效途徑。應(yīng)用方面,在未來(lái)幾年Li4Ti5O12電池最有可能作為HEV動(dòng)力電池率先得到應(yīng)用。


關(guān)鍵詞:鈦酸鋰;鋰離子電池;動(dòng)力電池;應(yīng)用


Abstract:Asanewanodematerialforlithiumionbattery,thespinellithiumtitanate,Li4Ti5O12,hasexcellentperformanceforitslongcyclelife,highsafetyandgoodthermalstability.Soitwaswidelyresearchedasanodematerialsoflithiumionbattery.Inthispaper,currentstatusofLi4Ti5O12research&developmentandapplicationisintroduced,anddevelopmenttrendsareprospected.Wethinkthatthemainresearchdirectionoflithiumtitanateishighratecapability,carboncoatingisaneffectiveway.Inthecomingyears,Li4Ti5O12batterymostlikelywillbefirstlyappliedinHEV.


Keywords:lithiumtitanate,lithium-ionbattery,tractionbattery,application


1引言


隨著便攜式電子設(shè)備、混合動(dòng)力車、電動(dòng)汽車以及空間技術(shù)等的迅猛發(fā)展,二次電池在比容量、循環(huán)壽命、安全性等方面提出了更高的要求。改進(jìn)和提高電池的電化學(xué)性能可從電極材料等方面入手。


目前商品化的鋰離子電池負(fù)極材料大多是嵌鋰碳材料,由于嵌鋰后碳電極的電位與金屬鋰的電位很接近,當(dāng)電池過(guò)充時(shí),碳電極表面易析出金屬鋰,它與電解液反應(yīng)產(chǎn)生可燃?xì)怏w混合物,因而給電池、特別是動(dòng)力電池造成很大的安全隱患。同時(shí),石墨電極還存在電解液的共嵌入問(wèn)題,這也將影響電極的循環(huán)穩(wěn)定性。因此,尋找比碳負(fù)極在稍正的電位下嵌入鋰、廉價(jià)易得、安全可靠的新型負(fù)極材料是必要的。其中低電位過(guò)渡金屬氧化物及復(fù)合氧化物作為鋰離子電池的負(fù)極材料引起了人們的廣泛注意,Li4Ti5O12是其中廣受關(guān)注的材料之一。


Li4Ti5O12為白色物質(zhì),不導(dǎo)電,在空氣中能穩(wěn)定存在。Li4Ti5O12為尖晶石結(jié)構(gòu),空間群為Fd3m,其中O2-離子構(gòu)成FCC點(diǎn)陣,位于32e的位置,部分Li位于8a的四面體間隙中,同時(shí)部分Li和Ti4位于16d的八面體間隙中,其結(jié)構(gòu)式可寫為[Li]8a[Li1/3Ti5/3]16d[O4]32e,晶格常數(shù)a=0.8364mm。


Li4Ti5O12相對(duì)于鋰電極的電位為1.55V,理論比容量為175mAh/g,實(shí)際比容量150~160mAh/g。在Li嵌入或脫出過(guò)程中,晶型不發(fā)生變化,體積變化小于1%,因此被稱為“零應(yīng)變材料”,這具有重要意義,能夠避免充放電循環(huán)中由于電極材料的來(lái)回伸縮而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的破壞,從而提高電極的循環(huán)性能和使用壽命,減少了隨循環(huán)次數(shù)增加而帶來(lái)比容量大幅度的衰減,使Li4Ti5O12具有比碳負(fù)極更優(yōu)良的循環(huán)性能。在25℃下,Li4Ti5O12的化學(xué)擴(kuò)散系數(shù)為2×10-8cm2/s,比碳負(fù)極材料中的擴(kuò)散系數(shù)大一個(gè)數(shù)量級(jí),高的擴(kuò)散系數(shù)使得該負(fù)極材料可以快速、多循環(huán)充放電。


由于鈦酸鋰具有一些其它負(fù)極材料無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn),因此作為動(dòng)力鋰離子電池負(fù)極材料有著巨大的研究?jī)r(jià)值和商業(yè)應(yīng)用前景。本文對(duì)鈦酸鋰的研發(fā)現(xiàn)狀及應(yīng)用情況做了介紹,并對(duì)其研發(fā)、應(yīng)用方向做了展望。


2應(yīng)用進(jìn)展


自上世紀(jì)末開(kāi)始,國(guó)際上鈦酸鋰的應(yīng)用研究一直在平穩(wěn)進(jìn)行,但都沒(méi)有取得突破性的進(jìn)展。2005年2月的英國(guó)《新科學(xué)家》周刊報(bào)道,美國(guó)內(nèi)華達(dá)州阿爾泰納米技術(shù)公司研制出一種市場(chǎng)前景非常好的鋰離子電池,其充電時(shí)間只需6分鐘,而充電后的使用時(shí)間和電流強(qiáng)度是現(xiàn)有一般充電電池的10倍和3倍;阿爾泰公司的這項(xiàng)新技術(shù)是利用鈦酸鋰納米晶體做負(fù)極。阿爾泰公司研發(fā)負(fù)責(zé)人介紹說(shuō),碳負(fù)極的光滑表面容易因電池使用和充電時(shí)溫度的反復(fù)變化而受損,其使用壽命一般在400個(gè)充電周期左右。而鈦酸鋰負(fù)極更為凹凸不平的表面可使電池充電次數(shù)最高達(dá)到2萬(wàn)次。自從阿爾泰公司推出性能優(yōu)異的納米鈦酸鋰電池后,國(guó)際上又掀起了一輪開(kāi)發(fā)鈦酸鋰電池的高潮。


圖4阿爾泰公司鈦酸鋰電池的預(yù)測(cè)循環(huán)性能曲線


在2007年12月2~5日舉行的“EVS23”上,阿爾泰公司又公布了它們公司目前鈦酸鋰電池的性能,結(jié)果如圖5所示。可以看出,電池的循環(huán)性能、倍率放電性能以及低溫放電性能都非常優(yōu)異。


圖5阿爾泰公司目前鈦酸鋰電池的性能曲線


美國(guó)EnerDel公司在AABC-07上展出了負(fù)極使用Li4Ti5O12的混合動(dòng)力車鋰離子充電電池,該電池單元的特點(diǎn)是,正極使用安全性很好的LiMn2O4的同時(shí),負(fù)極使用了安全性更高的Li4Ti5O12,安全性極高,低溫下的放電特性以及循環(huán)性能優(yōu)越。


圖6EnerDel公司電池的循環(huán)及倍率放電性能


圖7EnerDel公司的電池及裝配該電池的汽車


美國(guó)能源部(DOE)于2007年10月選定5個(gè)項(xiàng)目共投資1720萬(wàn)美元,開(kāi)發(fā)組合式混合動(dòng)力車(pHEV)用電池,重點(diǎn)是開(kāi)發(fā)10英里和40英里范圍內(nèi)pHEV用電池。分別為3M、A123、Compactpower、EnerDel和JCS獲得。其中EnerDel公司獲125萬(wàn)美元資助,在2年內(nèi)開(kāi)發(fā)應(yīng)用于10英里和40英里范圍內(nèi)pHEV的鋰離子電池,負(fù)極采用納米鈦酸鋰(Li4Ti5O12),正極采用高電壓的鎳錳陰極材料。


日本東芝公司在2004年之前曾生產(chǎn)和銷售過(guò)便攜產(chǎn)品用鋰電池,但由于不盈利,在合計(jì)虧損約160億日元后,04年?yáng)|芝退出了該業(yè)務(wù)。但在2007年12月11日,東芝又宣布將于2008年3月量產(chǎn)新型鋰離子充電電池。東芝開(kāi)發(fā)的新產(chǎn)品通過(guò)采用尖晶石鈦酸鋰作為負(fù)極材料,產(chǎn)品安全性高,并且即使反復(fù)快速充電,性能也難以劣化。在快速充放電條件下(25℃,10C(42A)充電,15A放電),即使反復(fù)充放電約3000次,容量也只降低不到10%。該公司表示,由于可反復(fù)充放電超過(guò)5000次,因此按每天充電一次計(jì)算,可反復(fù)使用10年以上。另外新產(chǎn)品還能夠以50A的大電流進(jìn)行快充,單元及標(biāo)準(zhǔn)模塊均可在5分鐘充滿電池容量的90%以上。此外,在-30℃也可確保80%以上的放電容量,因此還可在寒冷地區(qū)使用。


東芝計(jì)劃憑借新產(chǎn)品的上述特點(diǎn),將其應(yīng)用于備用電源、無(wú)人搬運(yùn)車、叉車等產(chǎn)業(yè)用途,并應(yīng)用于帶電動(dòng)輔助功能的自行車、電動(dòng)輕騎摩托及混合動(dòng)力車等電動(dòng)車輛。據(jù)東芝估計(jì),面向上述用途的充電電池市場(chǎng),到2015年度市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到1萬(wàn)億日元。為此該公司計(jì)劃2010年之前投資200億日元,使生產(chǎn)能力達(dá)到月產(chǎn)電池單元100萬(wàn)塊。


圖8東芝的電池和高倍率循環(huán)性能曲線


圖9東芝鈦酸鋰電池應(yīng)用于電動(dòng)自行車的示意圖


3材料研發(fā)現(xiàn)狀


雖然國(guó)內(nèi)外很多的大專院校、科研院所以及公司企業(yè)都在進(jìn)行鈦酸鋰的研究,但能提供樣品的單位不多。目前國(guó)內(nèi)只有深圳的兩家公司以及臺(tái)灣的一家公司可以提供樣品。這些公司的樣品中,深圳A公司的樣品是經(jīng)過(guò)包碳處理的,外觀為黑色粉末;其余幾家公司的樣品為純鈦酸鋰白色粉末。表1為各公司樣品物性參數(shù)測(cè)試結(jié)果;圖1為幾家公司樣品的扣式電池1C充放電測(cè)試對(duì)比結(jié)果。


表1各公司樣品物性參數(shù)表


圖1幾家公司鈦酸鋰樣品循環(huán)性能對(duì)比圖


從測(cè)試對(duì)比結(jié)果可以看出,深圳A公司的樣品比容量高,循環(huán)性能穩(wěn)定,綜合性能明顯優(yōu)于其它公司的樣品;美國(guó)某公司宣稱其應(yīng)用自己的專利技術(shù)生產(chǎn)出了性能優(yōu)異的鈦酸鋰,通過(guò)化學(xué)技術(shù)使鈦酸鋰比表面積達(dá)到約100m2/g,由于其較大的比表面積,可使電子迅速嵌入和脫出,從而可以實(shí)現(xiàn)快速充放電,提供大電流,制造的電池循環(huán)性能和倍率性能異常出色;但我們通過(guò)某些渠道拿到其樣品,測(cè)試結(jié)果并不理想。


另外,德國(guó)南方化學(xué)(Süd-Chemie)公司在2007年成為加拿大phostechLithium公司的控股公司后,開(kāi)始涉足鋰離子電池材料行業(yè),該公司宣稱研制出了性能優(yōu)異的鈦酸鋰產(chǎn)品,并可以提供1公斤免費(fèi)樣品。


圖2南方化學(xué)鈦酸鋰的XRD圖


圖3南方化學(xué)鈦酸鋰的SEM圖和倍率充放電曲線圖


4展望


目前國(guó)內(nèi)Li4Ti5O12存在的主要問(wèn)題是倍率性能較差,在高倍率環(huán)境下工作時(shí),Li4Ti5O12比容量衰減迅速。而對(duì)于鋰離子動(dòng)力電池的實(shí)際應(yīng)用,高倍率工作特性是決定其能否獲得商業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵因素之一,因此提高Li4Ti5O12的高倍率性能將成為研究的主要方向;我們認(rèn)為摻雜和包覆碳是提高Li4Ti5O12倍率性能的簡(jiǎn)單有效途徑,最有可能在實(shí)際生產(chǎn)中得到大規(guī)模應(yīng)用。


在應(yīng)用上,由于Li4Ti5O12具有的“零應(yīng)變”特性、較大的離子擴(kuò)散系數(shù)、高的熱穩(wěn)定性等特點(diǎn),特別適合作為鋰離子動(dòng)力電池負(fù)極材料使用,未來(lái)幾年Li4Ti5O12電池最有可能作為HEV動(dòng)力電池率先得到應(yīng)用。


相關(guān)產(chǎn)品

主站蜘蛛池模板: 国产极品尤物| 天美毛片| 西西午夜视频| 欧美爽妇| 羞羞漫画在线入口| 69国产精品视频| 激情综合图| 艳女av| 日本a一区二区| 91视频啊啊啊| 日本人体视频| 国产最新av| 免费美女毛片| 又大又粗欧美黑人aaaaa片| 秋葵视频污| 中文字幕亚洲综合久久| 吻胸摸激情床激烈视频大胸| 欧美高清视频在线观看| 中文字幕一区二区三区四区五区| 国产美女精品视频| 51毛片| 亚洲中文一区二区| 看特级毛片| 精品在线视频一区二区三区| 国产精品毛片在线| 精品九九视频| www.色天使.com| 香蕉视频链接| av在线观| 韩国《漂亮的女邻居3》| h片在线免费| av在线一| 国产jizz| 亚洲天堂小视频| 在线观看xxxx| 四虎久久| 啪啪av导航| 国产一区二区三区免费看| 国产一级二级三级| 亚洲欧美日韩精品一区| 美女光屁股无遮挡| 日韩欧美久久| 99久国产| 香蕉网久久| 亚洲综合伊人| www激情五月| 色撸撸在线| 欧美性导航| 夜夜躁日日躁狠狠久久av| 成人久久久精品乱码一区二区三区| 韩国黄色一级片| 婷婷丁香综合网| 国产综合日韩| 日韩欧美在线播放| 日本h片在线观看| 在线免费av片| 男生捅女生的肌肌| 久久精品这里| 国产欧美在线播放| 最新av在线网址| 好吊色视频988gao在线观看 | 香蕉久久久久久| 在线观看av片| 黄色中文视频| 伦理一区二区三区| 99热伊人网| 主人性调教le百合sm| 欧美日韩福利| 美女被男人桶出白浆喷水| 国产噜噜噜噜久久久久久久久| 欧美一区二区视频在线观看| av在线免费播放| 国产日韩片| av在线电影网| 色牛牛av| 成人拍拍拍| 天堂网视频| 日韩精品啪啪| avtt在线观看| 久久久精品国产sm最大网站| 亚洲人体在线| 男人和女人上床视频| 国产成人一区二区在线观看| 日韩毛毛片| av网在线看| 日韩av电影免费| 国产精品成人在线| 最新版天堂资源在线| 深夜av在线| 50度灰在线| 欧美精品日韩在线观看| 永久免费av| 亚洲尤物视频| 中文字幕有码在线观看| 正在播放日韩| 美国一级视频| 男人用肌肌捅女人| 中文在线8资源库| 黑白配高清国语免费观看捡尸 |