鈦酸鋰電池——材料特性

鈦酸鋰，Li4Ti5O12，面心立方尖晶石結構。常用的化合物分子式為AM2O4，空間群為Fd3m，晶胞參數a=0.836nm。

　　尖晶石結構對鋰離子有一定的容納空間，通俗來說一個鈦酸鋰能容納3個鋰離子。充放電時鋰離子嵌入和脫嵌對鈦酸鋰材料的結構幾乎沒有影響，鈦酸鋰的晶型結構幾乎無變化，a值僅從0.836nm增大到0.837nm。這種現象被稱為“零應變”，因此鈦酸鋰也被稱為“零應變材料”。

　　鈦酸鋰電池——材料特性(二)

　　安全性——鈦酸鋰(LTO)VS其他鋰電池(一)

　　鈦酸鋰(LTO)

　　充電電位平臺稍負于1.55V，即使在充電后期、低溫或高倍率充電的情況下，此負極的電位也不會達到鋰離子還原成金屬鋰的電位，不會產生析鋰引發的安全事故。

　　其他鋰電池

　　嵌鋰的電位約為0.1V，在低溫、高倍率充電時易在負極表面析出鋰金屬，一定程度便會刺破隔膜，造成電池內部短路，產生爆炸等嚴重危害人身安全。

　　安全性——鈦酸鋰(LTO)VS其他鋰電池(二)

　　鈦酸鋰(LTO)

　　1)發生短路故障時歐姆阻抗急劇增加，抑制放電反應，不會引起過大的瞬間電流和溫度上升;

　　2)LTO本身均不可燃;

　　上述兩點保證了電池的安全性。

　　其他鋰電池

　　1)易發生內短路事件;

　　2)其本身具備可燃性;

　　上述兩點極易引發電池爆炸等重大安全事故。

　　工作溫度范圍——鈦酸鋰(LTO)VS其他鋰電池

　　可以看出：與其他電池相比，鈦酸鋰電池的溫度特性更為優異。

　　由于鈦酸鋰電池在高溫、低溫環境中均可以達到安全使用，也體現出其耐寬溫(尤其耐低溫)的重要優勢。而普通石墨類負極電池在溫度低于-20度時能量就開始衰減，-30度時充電容量僅為充電總容量的14%，在嚴寒天氣下根本無法正常工作。

　　循環壽命——鈦酸鋰(LTO)VS其他鋰電池

　　LTO：循環過程中體積變化僅為0.1%～0.3%，能避免充放電過程中因材料的伸縮變化而導致結構的變化，從而提高電極的性能和減少比容量的大幅度衰減;循環過程不產生SEI膜。東芝、盟固利等提供的材料顯示循環壽命不少于10000次。

　　其他鋰電池：循環過程中有約10%的體積膨脹;在電極表面產生一層SEI鈍化膜。這兩者均會減少其循環壽命。

　　鈦酸鋰電池——倍率特性

　　充電效率和成本——鈦酸鋰(LTO)VS其他鋰電池

　　注：其他鋰電池以磷酸鐵鋰電池(LFP)為例

　　鈦酸鋰電池具備大倍率充放電的特性，充電倍率為磷酸鐵鋰的3倍(無熱管理情況下)，以100Ah磷酸鐵鋰和60Ah鈦酸鋰，100A放電，工作10小時為例：

　　LFP：充電2.5h，充電時間=[10/(1+2.5)]*2.5=7.12h

　　LTO：充電1/3h(3C充電)，放電一次0.625h，

　　充電時間=[10/(1/3+0.625)]*1/3=3.43h

　�、兮佀徜囯姵乜s短充電時間，減少車輛配置，在繁忙的自動化市場，時間意味著金錢，工作效率提升帶來的是成本的降低。

　�、阝佀徜囯姵匮h壽命可達到12000次以上，壽命延長降低更換和維護的成本。

　�、垅佀徜嚲邆淞己玫臏囟冗m應性、倍率特性、長壽命特性，可適應更多更惡劣的特種工作環境。

　　鈦酸鋰電池的優勢

　　鈦酸鋰電池優勢：

　�、倬邆涓甙踩�，在極端情況下(針刺、擠壓、跌落、火燒等)電池不起火不爆炸;

　�、诰邆浜芎玫母叩蜏靥匦�，在低溫情況下優異與其他鋰電池;

　�、劬邆浜芎玫难h壽命12000次以上;充電快，較高可達8C倍率充放電;

　�、芰己玫难h壽命和高倍率充放電可以提高運行效率，降低運營成本。