储能电池介绍（二）钛酸锂电池

储能电池介绍（二）钛酸锂电池

技术原理

钛酸锂负极锂离子电池主要由正极材料、电解质、隔膜和负极钛酸锂（Li4Ti5O12）材料组成。锂离子电池正极材料一般由能够可逆脱嵌锂离子的活性物质锰酸锂（LiMnO4）组成。锰酸锂具有价格便宜（3~4万元/吨），工作平台电压高的特点。

负极是钛酸锂材料；钛酸锂材料理论比容量为175mAh/g，实际比容量大于160mAh/g。钛酸锂材料具有独特的优势，如循环寿命长，高稳定性，放电平台可达1.55V，且平台非常平坦。

钛酸锂是一种“零应变材料”，其中的锂离子具有很好的迁移性，这种零应变性使其在锂电池负极材料中备受关注。

钛酸锂负极锂离子电池的工作原理可以描述为：锂离子电池在充电时，锂离子从正极中脱出，通过电解质和隔膜，嵌入到负极中；放电时，锂离子从负极中脱出，通用通过电解质和隔膜，嵌入到正极中。如此反复循环，由于锂离子在正负极中有可以容纳的相对固定的空间和位置，保证了电池充放电反映具有很好的可逆性，从而也在一定程度上保证了电池的循环寿命和安全性能。钛酸锂负极锂离子电池实质上是一种锂离子浓差电池，正负极材料由两种不同的锂离子嵌入化合物组成。充电时，负极处于富锂态，正极处于贫锂态，同时电子的补偿从外电路供给到碳负极，保证了负极的电荷平衡。放电时则正好相反，正极处于富锂态，负极处于贫锂态。在正常的充放电情况下，锂离子在层状结构的碳材料和层状结构氧化物的层间嵌入和脱出，一般只会引起层间间距的变化，不会破坏晶体结构；在充放电过程中，负极材料的化学结构基本不变。因而从充放电的循环可逆性看，锂离子的电池反应是一种理性的可逆反应，锂离子电池的工作电压与构成电极的锂离子嵌入化合物和锂离子的浓度有关。

国内外产业现状

美国奥钛公司是全世界第一家用专利的纳米结构钛酸锂取代传统负极材料石墨的高科技公司，成立于1973年4月，是一家主要资产和经营活动都在美国境内的加拿大企业。于1999年在纳斯达克挂牌上市，上市代码为ALTI。企业总部设在美国，内华达州里诺市,占地8.3万平方英尺，在印地安纳州的安德森拥有7万平方英尺的生产，研发及测试设施。奥钛公司发明及生产高性能纳米钛酸锂材料，设计、制造并销售高性能的钛酸锂电池、电池系统及技术，为电网的现代化管理、电网规模的可再生能源整合及应用、远程不间断电源需求、军事及运输等提供商业化的解决方案。

国内珠海银通新能源有限公司作为国内最早开发钛酸锂电池的公司，与2010年11月以3.25亿元控股51%收购了美国奥钛公司，购入奥钛公司专有钛酸锂材料，用于中国生产电芯，还开发了多种结构，性能优异，快充快放、低温和循环性能都十分卓越。2011年美国奥钛公司新能源电池项目正式落户河北武安，将在中国建设全球最大的钛酸锂材料生产基地。此外，国内天康集团、贝特瑞、天骄科技和安徽威力新能源等也公布了其钛酸锂产品的技术指标。

性能特点

A．钛酸锂为零应变材料，循环性能好，最大循环寿命可达一万次，如图1；