¿Cuáles son las ventajas y desventajas de las baterías de titanato de litio?

Desventajas de la batería de titanato de litio

Ventaja

Reemplazar los vehículos de combustible por vehículos eléctricos es la mejor opción para resolver la contaminación ambiental urbana. Entre ellos, las baterías de iones de litio han atraído la atención de los investigadores. Con el fin de cumplir con los requisitos de los vehículos eléctricos para baterías de iones a bordo, se han desarrollado una alta seguridad y un rendimiento de alta velocidad. Y el material del ánodo de larga duración es un punto caliente y un punto difícil.

El ánodo de la batería de iones de litio comercial utiliza principalmente material de carbono, pero la batería de litio con carbono como electrodo negativo todavía tiene algunos inconvenientes en la aplicación:

1. Las dendritas de litio se precipitan fácilmente durante la sobrecarga, provocando un cortocircuito de la batería y afectando el rendimiento de seguridad de la batería de litio;

2. Película SEI fácil de formar, lo que resulta en una carga inicial más baja y una eficiencia de descarga, capacidad irreversible;

3. Es decir, el material de carbono tiene un voltaje de plataforma bajo (cercano al litio metálico) y fácilmente causa la descomposición del electrolito, lo que representa un peligro para la seguridad.

4. El cambio de volumen es grande durante el proceso de inserción y extracción de iones de litio, y la estabilidad del ciclo es pobre.

En comparación con los materiales de carbono, el Li4Ti5O12 tipo espinela tiene ventajas obvias:

1. Es un material de cero deformaciones con buen rendimiento de ciclo;

2. El voltaje de descarga es estable y el electrolito no se descompone, mejorando el desempeño de seguridad de la batería de litio;

3. En comparación con el material del electrodo de carbono negativo, el titanato de litio tiene un alto coeficiente de difusión de iones de litio (2 * 10-8 cm2 / s) y se puede cargar y descargar a una velocidad alta.

4. El potencial del titanato de litio es mayor que el del litio metálico puro, que no es fácil de producir ramas de cristal de litio, lo que proporciona una base para garantizar la seguridad de las baterías de litio.

Desventaja

1. La densidad de energía de otros tipos de baterías de iones de litio será menor.

2. El problema de la flatulencia ha dificultado la aplicación de baterías de titanato de litio.

3. Precios relativamente altos para otros tipos de baterías de iones de litio.

4. Todavía hay una diferencia en la consistencia de la batería. A medida que aumenta el número de tiempos de carga y descarga, la diferencia en la consistencia de la batería aumentará gradualmente.

La batería de titanato de litio es una batería secundaria de iones de litio que se utiliza como material de electrodo negativo para una batería de iones de litio, titanato de litio, y puede estar compuesta de un material de electrodo positivo como manganato de litio, un material ternario o fosfato de hierro y litio para formar un 2.4V o 1.9V. Además, también se puede utilizar como electrodo positivo, y una batería secundaria de litio de 1,5 V está compuesta de un metal de litio o un electrodo negativo de aleación de litio debido a la alta seguridad, alta estabilidad, larga vida útil y protección ambiental verde del titanato de litio. .

Es previsible que los materiales de titanato de litio se conviertan en el material de ánodo de una nueva generación de baterías de iones de litio después de 2-3 años y se utilicen ampliamente en vehículos de nueva energía, motocicletas eléctricas y requieran un área de aplicación de alta seguridad, alta estabilidad y ciclo largo. La batería de titanato de litio tiene un voltaje de funcionamiento de 2,4 V, un voltaje máximo de 3,0 V y una corriente de carga superior a 2 ° C (es decir, una corriente del doble del valor de capacidad de la batería).

El material de titanato de litio (LTO) se utiliza como material de electrodo negativo en las baterías. Debido a sus propias características, es probable que el material y el electrolito interactúen entre sí y produzcan desprendimiento de gas durante la reacción del ciclo de carga y descarga. Por lo tanto, la batería de titanato de litio ordinario es propensa a las flatulencias, lo que da como resultado un paquete de baterías, y el rendimiento eléctrico también se reduce considerablemente, lo que reduce en gran medida el ciclo de vida teórico de la batería de titanato de litio. Los datos de la prueba muestran que la batería de titanato de litio ordinaria explotará después de 1500-2000 ciclos, lo que puede causar un uso normal, lo cual es una razón importante para restringir la aplicación a gran escala de las baterías de titanato de litio.

La mejora del rendimiento de la batería de titanato de litio (LTO) es una combinación de rendimiento mejorado de materiales individuales e integración orgánica de materiales clave. En respuesta a los requisitos de carga rápida y larga vida útil, además del material del ánodo, finalmente se han formado otras materias primas clave para las baterías de iones de litio (incluidos materiales de cátodos, separadores y electrolitos), combinadas con una experiencia especial en procesos de ingeniería. El producto de batería LpTO de titanato de litio sin flatulencia, y primero se dio cuenta de la aplicación por lotes en el autobús eléctrico.

Los datos de prueba muestran que bajo las condiciones de carga 6C, descarga 6C y 100% DOD, la celda única LpTO de titanato de litio tiene un ciclo de vida de más de 25,000 veces y la capacidad restante excede el 80%. Al mismo tiempo, la flatulencia generada por la batería no es obvia y no afecta. Su vida útil; y la aplicación práctica del autobús eléctrico puro de carga rápida de Chongqing también muestra que después de agrupar la batería, el rendimiento del rendimiento eléctrico también es muy bueno, lo que puede garantizar la operación comercial diaria del autobús eléctrico puro.

Ventaja

Reemplazar los vehículos de combustible por vehículos eléctricos es la mejor opción para resolver la contaminación ambiental urbana. Entre ellos, las baterías de iones de litio han atraído la atención de los investigadores. Con el fin de cumplir con los requisitos de los vehículos eléctricos para baterías de iones a bordo, se han desarrollado una alta seguridad y un rendimiento de alta velocidad. Y el material del ánodo de larga duración es un punto caliente y un punto difícil.

El ánodo de la batería de iones de litio comercial utiliza principalmente material de carbono, pero la batería de litio con carbono como electrodo negativo todavía tiene algunos inconvenientes en la aplicación:

1. Las dendritas de litio se precipitan fácilmente durante la sobrecarga, provocando un cortocircuito de la batería y afectando el rendimiento de seguridad de la batería de litio;

2. Película SEI fácil de formar, lo que resulta en una carga inicial más baja y una eficiencia de descarga, capacidad irreversible;

3. Es decir, el material de carbono tiene un voltaje de plataforma bajo (cercano al litio metálico) y fácilmente causa la descomposición del electrolito, lo que representa un peligro para la seguridad.

4. El cambio de volumen es grande durante el proceso de inserción y extracción de iones de litio, y la estabilidad del ciclo es pobre.

En comparación con los materiales de carbono, el Li4Ti5O12 tipo espinela tiene ventajas obvias:

1. Es un material de cero deformaciones con buen rendimiento de ciclo;

2. El voltaje de descarga es estable y el electrolito no se descompone, mejorando el desempeño de seguridad de la batería de litio;

3. En comparación con el material del electrodo de carbono negativo, el titanato de litio tiene un alto coeficiente de difusión de iones de litio (2 * 10-8 cm2 / s) y se puede cargar y descargar a una velocidad alta.

4. El potencial del titanato de litio es mayor que el del litio metálico puro, y no es fácil producir dendritas de litio, lo que proporciona una base para garantizar la seguridad de las baterías de litio.

Desventaja

1. La densidad de energía de otros tipos de baterías de iones de litio será menor.

2. El problema de la flatulencia ha dificultado la aplicación de baterías de titanato de litio.

3. Precios relativamente altos para otros tipos de baterías de iones de litio.

4. Todavía hay una diferencia en la consistencia de la batería. A medida que aumenta el número de tiempos de carga y descarga, la diferencia en la consistencia de la batería aumentará gradualmente.

Edición dinámica de la industria

La batería de litio "Scib" producida por una empresa japonesa, el electrodo negativo es un material de titanato de litio, que se ha aplicado en lotes con la motocicleta eléctrica "EV - neo".

Desde abril de 2011, Chongqing Public Transport Group ha comenzado a operar autobuses eléctricos puros de carga rápida en lotes de 689 y 687 carreteras en Chongqing. Hasta el momento, los primeros vehículos llevan dos años en funcionamiento. El núcleo de estos vehículos es la batería LpTO de titanato de litio de micro-potencia y la "tecnología de carga rápida de 10 minutos" pasó la prueba rigurosa del funcionamiento comercial real del autobús, y el rendimiento general es excelente.

La compañía nacional Zhuhai Yinlong New Energy Co., Ltd.hace una aplicación de baterías de titanato de litio producidas en masa y almacenamiento de energía a fines de 2009, y adquirió el 51% de la tecnología global de titanato de litio líder en la compañía que cotiza en el Nasdaq de EE. UU. En noviembre de 2010 con una participación de 51 mil millones de yuanes. 51% ALTAIR. Las empresas chinas que comienzan a involucrarse en el negocio de las baterías han aumentado sus capacidades tecnológicas al adquirir empresas estadounidenses. Este enfoque es la expresión más directa del feroz impulso de las empresas chinas de hoy que protagonizaron el primer caso de adquisición transfronteriza de la industria de baterías de China.

Hay muchas unidades de investigación en China que están promoviendo la investigación de los materiales del ánodo Li4Ti5012, como la Universidad de Tianjin, el Instituto de Investigación de Energía de Tianjin, la Universidad de Ciencia y Tecnología de Beijing, la Universidad de Xiamen, la Universidad de Wuhan, el Instituto de Chengdu de la Academia China de Ciencias, la Investigación de Shenzhen Instituto de la Universidad de Tsinghua, etc. están investigando en esta área.

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