钛酸锂负极锂离子电池
电芯正负极的容量匹配设计是个难题,讲明白可不是件容易的事
电芯正负极的容量匹配设计是个难题，讲明白可不是件容易的事锂电前沿原创作品：网上已有较多的N/P的文章，内容非常不错，也非常有深度。
比如：锂圈人的《锂电池设计的N/P比》（见文末延伸阅读）的文章和锂想生活的《Overhang设计对锂电池性能的影响》（见文末延伸阅读）的文章。
但是，从业新手普遍对文章中提到的传统石墨负极锂离子电池的N/P设计的实例运用和钛酸锂负极锂电池的N/P比两个问题感到迷茫。
本文着重讲述这两个问题，当然由于水平所限，讲述不足的地方，请大牛多多指教。
正文：在设计锂电池时，正确计算正负极容量合理的配比系数非常重要。
对于传统石墨负极锂离子电池，电池充放电循环失效短板主要在于负极侧发生析锂、死区等，因此通常采用负极过量的方案。
在这种情况下，电池的容量是由正极容量限制，负极容量/正极容量比大于1.0（即N/P 比>1.0）。
如果正极过量，在充电时，正极中出来的多余的锂离子无法进入负极，会在负极表面形成锂的沉积以致生成枝晶，使电池循环性能变差，也会造成电池内部短路，引发电池安全问题。
因此一般石墨负极锂电池中负极都会略多于正极，但也不能过量太多，过量太多会消耗正极中的锂；另外也会造成负极浪费，降低电池能量密度，提高电池成本。
对于钛酸锂负极电池，由于LTO负极结构较稳定，具有高的电压平台，循环性能优异且不会发生析锂现象，循环失效原因主要发在正极端，电池体系设计可取的方案是采用正极过量，负极限容（N/P 比<1.0），这样可以缓解当电池接近或处于完全充电状态时在高电位区域正极电位较高导致电解质分解。
图1、石墨负极不足和负极过量时电池性能趋势图传统石墨负极锂离子电池 N/P比的计算实例N/P比（Negative/Positive）是指负极容量和正极容量的比值,其实也有另外一种说法叫CB（cell Balance）。
一般情况下，电池中的正负极配比主要由以下因素决定：①正负极材料的首次效率：要考虑所有存在反应的物质，包括导电剂，粘接剂，集流体，隔膜，电解液。
溶胶凝胶法制备锂离子电池负极材料钛酸锂
溶胶凝胶法制备锂离子电池负极材料钛酸锂以溶胶凝胶法制备锂离子电池负极材料钛酸锂为标题钛酸锂是一种重要的锂离子电池负极材料，具有高电压平台、较高的比容量和良好的循环性能等优点。
溶胶凝胶法是一种常用的制备钛酸锂的方法，具有制备工艺简单、操作方便、控制性能优良等特点。
溶胶凝胶法制备钛酸锂的步骤主要包括溶胶的制备、凝胶的形成和热处理等过程。
首先，通过溶胶制备钛酸锂的前驱体溶液。
这一步可以选择使用无机盐或有机盐作为钛酸锂的前驱体，将其溶解在适当的溶剂中，形成均匀的溶液。
接下来，通过溶胶的凝胶过程形成钛酸锂的凝胶体。
在这一过程中，通过加入适当的凝胶剂，使得溶液中的钛酸锂前驱体发生凝胶反应，形成凝胶体。
凝胶体的形成主要通过溶液中的前驱体发生聚合作用，形成三维网络结构，从而形成均匀的凝胶体。
通过热处理将凝胶体转化为钛酸锂。
热处理过程中，通过适当的热处理温度和时间，使得凝胶体中的有机物热解、挥发，形成纯净的钛酸锂晶体。
热处理过程中的温度和时间对于钛酸锂的形成和性能具有重要影响，需要进行精确控制。
溶胶凝胶法制备的钛酸锂具有较高的纯度和较好的结晶性能，可以提高钛酸锂的电化学性能。
同时，溶胶凝胶法还可以通过调控溶胶的配比和添加适当的掺杂剂，进一步改善钛酸锂的性能。
例如，通过添加合适的掺杂剂，可以提高钛酸锂的离子导电性能，增强其循环性能和倍率性能。
溶胶凝胶法是一种有效的制备钛酸锂的方法，具有简单易行、控制性能优良等优点。
通过精确控制制备条件和添加适当的掺杂剂，可以进一步改善钛酸锂的性能，提高其在锂离子电池中的应用价值。
这使得溶胶凝胶法成为一种重要的制备钛酸锂的方法。
动力电池产品分析锂离子电池与钛酸锂电池的应用比较
动力电池产品分析锂离子电池与钛酸锂电池的应用比较动力电池产品分析：锂离子电池与钛酸锂电池的应用比较动力电池作为新能源汽车的核心组成部分，在推动汽车行业的可持续发展中发挥着重要的作用。
锂离子电池和钛酸锂电池作为两种主要的动力电池技术，各自具有一定的特点和应用优势。
本文将对这两种动力电池进行比较分析，以期更好地理解其在不同领域的应用。
一、锂离子电池的特点及应用锂离子电池是一种以锂离子在正负极之间迁移来存储和释放电能的电池。
它具有能量密度高、自放电低、循环寿命长、体积小、重量轻等特点，成为目前电动汽车领域主流的动力电池技术。
1. 电池结构锂离子电池由正极、负极、电解质和隔膜等部分组成。
其中，正极常使用锰酸锂、三元材料和钴酸锂等材料，负极则采用石墨材料。
2. 应用领域锂离子电池在电动汽车、储能系统等领域具有广泛的应用。
其高能量密度和较长的循环寿命满足了长时间行驶的需求，并能够提供稳定的电力输出。
二、钛酸锂电池的特点及应用钛酸锂电池是一种以锂离子在正负极之间嵌入和脱嵌钛酸锂来存储和释放电能的电池。
相比于锂离子电池，钛酸锂电池具有较高的安全性能，被广泛应用于一些特殊领域。
1. 电池结构钛酸锂电池的正负极分别由钛酸锂材料和多孔碳材料构成，电解质通常为有机溶液。
2. 应用领域由于钛酸锂电池具有较高的安全性能和较低的燃烧性，它在一些特殊领域具有广泛应用，如军工、航空航天等。
此外，钛酸锂电池还可以用于短途电动车和储能系统等领域。
三、锂离子电池与钛酸锂电池的比较分析1. 能量密度锂离子电池具有更高的能量密度，可以提供更长的续航里程。
而钛酸锂电池由于其结构特点，能量密度较低，限制了其应用范围。
2. 安全性钛酸锂电池相比锂离子电池具有更高的安全性能，更不易发生短路、过放、过充等问题，减少了潜在的安全风险。
3. 循环寿命锂离子电池的循环寿命相对较长，经过改进的锂离子电池能够达到几千次循环。
而钛酸锂电池的循环寿命相对较短，通常只能达到几百次。
钛酸锂电池的优势与应用领域动力电池产品分析
钛酸锂电池的优势与应用领域动力电池产品分析钛酸锂电池（Li-TiO2 Battery），作为一种新型的锂离子电池，具有很多优势，并且在各个领域中有着广泛的应用。
本文将对钛酸锂电池的优势及其在不同应用领域中的动力电池产品进行分析。
一、钛酸锂电池的优势1. 安全性：相对于传统的钴酸锂电池和磷酸铁锂电池，钛酸锂电池具有更高的安全性。
由于钛酸锂电池采用的是无毒、无污染的材料，不含有重金属，因此在生产和使用过程中更加安全可靠。
2. 稳定性：钛酸锂电池在高温、低温以及不同工作环境下都有着较好的稳定性，能够保持电池的性能稳定，并且具有较长的使用寿命。
3. 高能量密度：钛酸锂电池能够实现更高的能量密度，这意味着在相同体积下能够存储更多的能量，提供更长的工作时间，满足电动车、移动通信设备等应用的需求。
4. 快速充电：钛酸锂电池具有较低的充电电压平台，在充电速度上有一定的优势，可以快速恢复能量，提高使用效率。
5. 环保性：钛酸锂电池的材料不含有铵盐和溶剂，不会对环境造成污染，是一种绿色环保的能源储存方式。
二、钛酸锂电池的应用领域1. 电动车：钛酸锂电池在电动车领域有着广泛的应用。
由于其高安全性、长寿命和高能量密度等特点，钛酸锂电池能够满足电动车对于高性能动力电池的需求，提供稳定可靠的动力输出。
2. 通信设备：钛酸锂电池在移动通信领域中也有着较为广泛的应用。
钛酸锂电池具有快速充电的特点，可以满足移动通信设备对于短时间充电的需求，提供持久稳定的能量供应。
3. 家电设备：钛酸锂电池也在家电领域中得到了应用，如无线鼠标、键盘、数码相机等家电产品。
钛酸锂电池的高能量密度和稳定性使其成为这些小型电子设备的理想选择。
4. 太阳能储能：钛酸锂电池作为太阳能储能系统的一种重要组成部分，可以将太阳能转化为电能储存起来，以供在夜晚或天气不好时使用。
钛酸锂电池的高能量密度和长周期寿命使其成为太阳能储能的理想选择。
5. 其他领域：此外，钛酸锂电池还在航空航天、无人机、工业机器人、医疗设备等领域中得到广泛应用。
钛酸锂及其在锂离子动力电池中的应用
图 4 阿尔泰公司钛酸锂电池的预测循环性能曲线 在 2007 年 12 月 2～5 日举行的“EVS23”上，阿尔泰公司又公布了它们公司目前钛酸锂电池的性能，
结果如图 5 所示。可以看出，电池的循环性能、倍率放电性能以及低温放电性能都非常优异。
图 5 阿尔泰公司目前钛酸锂电池的性能曲线 美国 EnerDel 公司在 AABC-07 上展出了负极使用 Li4Ti5O12 的混合动力车锂离子充电电池，该电 池单元的特点是，正极使用安全性很好的 LiMn2O4 的同时，负极使用了安全性更高的 Li4Ti5O12，安全
能力达到月产电池单元 100 万块。
图 8 东芝的电池和高倍率循环性能曲线材料研发现状
虽然国内外很多的大专院校、科研院所以及公司企业都在进行钛酸锂的研究，但能提供样品的单位不 多。目前国内只有深圳的两家公司以及台湾的一家公司可以提供样品。这些公司的样品中，深圳 A 公司的 样品是经过包碳处理的，外观为黑色粉末；其余几家公司的样品为纯钛酸锂白色粉末。表 1 为各公司样品
ming years, Li4Ti5O12 battery most likely will be firstly applied in HEV.
Key words: lithium titanate, lithium-ion battery, traction battery, application
尖晶石钛酸锂及其在锂离子动力电池中的应用
摘要：作为一种新型锂离子电池负极材料，尖晶石钛酸锂（Li4Ti5O12）具有使用寿命长、安全性高和热 稳定性好等特点，因此被作为锂离子动力电池的负极材料而广泛研究。本文对 Li4Ti5O12 的研发现状及应 用情况做了介绍，并对 Li4Ti5O12 的研发应用方向做了展望，认为目前 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径。应用方面，在未来几年 Li4Ti5O12 电池最有可能作为 H
锂电池负极材料钛酸锂的研究进展
锂电池负极材料钛酸锂的研究进展摘要：随着社会的快速发展，人们对能源的需求越来越大，而且非可再生资源也将越来越少。
只有不断地开发新的能源，才能满足更高的需求，才能让人们的社会得到更大的发展。
近年来，一种性能更好的新型电池被广泛应用于市场，这就是可充电、长寿命、高能量、清洁、无污染的可充电锂电池。
对于锂离子电池的负极，采用钛酸锂进行充放电时，其结构不会发生变化，也不会与电解液产生化学反应。
在安全、化学等方面，它优于其他的碳阴极材料。
文章对钛酸锂的基本概况进行了较为详尽的阐述，着重对它的制备、优缺点进行了简要的阐述。
关键词：钛酸锂；锂电池；研究；引言：随着现代社会的发展和现代工业的迅速发展，人们对能源的需求越来越大，时间一长，矿产资源将面临耗尽的危险。
在这种情况下，锂电池具有安全性好、电压高、寿命长、容量大等优点，可以有效地解决目前的能源问题，减少环境污染。
锂电池是由正、负、电解质三部分构成的。
所以，锂离子电池的负极材料是最好的，而合金材料则是最好的选择。
然而，无论是金属锂材料，还是合金材料，都无法保证锂电池的安全性。
1.锂离子电池发展概况锂离子电池是一种以锂二次电池为核心的高科技产品。
近30年来，我国的锂离子电池生产工艺已基本达到了一个较高的水平。
在国内的军用领域，锂离子电池已经发展到了三十多年的水平，但是在安全性上，我们还必须通过一些技术手段来解决。
我国是发展中国家，也是世界上最早实现锂离子电池工业发展和应用的国家。
经过近几年的发展，再加上我国的政策引导，地理位置优势，自然资源丰富，我国的锂离子电池发展势头迅猛。
锂离子电池产业结构和生产链不断完善、专业化、性能不断提高，并逐步与发达国家形成了鲜明的对比。
随着消费者对生活和工作的需求日益增长，我国的锂电池产业在今后的几年内将会保持快速的增长。
2.钛酸锂在锂离子电池应用中的一些基本情况锂离子电池具有高安全性、长寿命、便于携带等优点，在电子产品生产中占有举足轻重的位置。
钛酸锂作负极锂离子电池体系研究
ｏ ２ ＬＭｎＯ 与 ｉｅ Ｏ 的 （ ） ｉｏ＿ ｉ５ Ｍ ｎ ５Ｏ ，ｉ ２ ４ ＬＦ Ｐ ４ ２ ＬＣ Ｄ Ｎ ０ ５
． ．
Ｌ Ｔ 负极材 料是解 决方 向之一 ¨ ． ｉｉ Ｏ ］
电芯 制作 工艺 流 程 ： 物料 称量 一 制胶 一 物料 烘
烤与制 浆 一 涂 布一 分 切 、 烘烤一 极 片辊 压一 极 片终
检一 焊接一 刷极 片一 电芯卷 绕 、 压一 电芯 预封 一 平 电芯 烘干一 电芯 注液 、 边一 电芯 化成 一 抽 真空 封 封
边一 电芯 整形一 电芯分 容一 电芯检测 １２ 测试 方法 ．
Ｌ ｉ ｉ ５ 具有缺陷尖晶石结构 ， Ｔ Ｏ 锂在 Ｔ ｉ ２ Ｏ 晶格
中嵌人 、 脱出两相过程 的动力 学高度可逆 ， 嵌锂 电位为
１５～ ． （ｓ ｉ／ ｉ．在充放 电循环过程 中 ， ． １６Ｖ ｖ．Ｌ Ｌ） 晶胞
筛选 ： 石墨为负极 ， 不 同厂 家正极 材料做成 １Ａ 研究 ｈ
关 键 词 ： 酸 锂 ；锂 离子 电池 ；充放 电循 环 钛
中图 分 类 号 ：Ｍ １ ． Ｔ ９ ２９
文献标识码 ： Ａ
目前商品化锂离子 电池主要以石墨化碳材料为
负极 ．随 着便 携 式 电子 产 品更 小 、 轻 、 薄 ， 更 更 要求
电池更 高 比能量化 ， 别 是 汽车 动 力 电池 必 须具 有 特
文 章编 号 ：１０ ５ ６ （０９ ｓ ０ ８ — ３ ０ ０— ４ ３ ２０ ） ２— ０ １ ０
钛 酸 锂 作 负 极 锂 离 子 电 池 体 系研 究
Li4Ti5O12(钛酸锂)锂离子电池负极材料研究评述
姓名：张广川学号：201020181034 班级：sj1054Li4Ti5O12（钛酸锂）锂离子电池负极材料研究评述张广川(河北工业大学材料科学与工程学院，天津 300130）摘要：介绍了锂离子电池负极材料Li4Ti5O12的优点、晶体结构、嵌锂机理和电化学特性。
对Li4Ti5O12的固相法、sol-gel法以及其他各种制备方法进行了讨论，结合动力电池的关键性能，如安全性能、循环性能、倍率性能以及低温性能，详细介绍了Li4Ti5O12作为锂离子动力电池负极材料在这几个方面的研究现状，并结合自制LiCoO2/ Li4Ti5O12系列电池就上述关键性能进行了研究。
并对其的应用前景进行了展望。
关键词：锂离子电池；负极材料；Li4Ti5O12；倍率性能；低温性能Research progress in Li4Ti5O12as anode material for Li-ion battery Chris Zhang(Materials department of science and engineering，hebei university of technology，tianjin 300130)Abstract：The research status of advantage,crystal structure,mechanism of lithium inserting and electrochemical properties of lithium titanate (Li4Ti5O12) as anode material for Li-ion battery are reviewed. And solid-state method,sol-gel method,as well as various other preparation methods for Li4Ti5O12 are discussed.And,the advance of Li4Ti5O12 used as the anode material for lithium ion power batteries was reviewed in terms of safety, cycleability, rate capability and low temperature performance. Furthermore, the investigations of LiCoO2/ Li4Ti5O12 batteries series in our labs were also discussed in detail.Key words： Li-ion battery； anode material；Li4Ti5O12；rate capability； low temperature performance1 引言随着全球资源的日益短缺，人们开始开发新型能源代替传统能源。
东芝基于钛酸锂负极的SCiB锂电池
东芝基于钛酸锂负极的SCiB锂电池2016年，格力董明珠对珠海银隆的亲睐一下子让钛酸锂电池电池成为了舆论讨论的热点。
大肆的媒体报道宣传将钛酸锂电池捧上了天，不熟悉电池的人以为是一种新的电池种类，实际钛酸锂电池还是属于锂离子电池的范畴，只是负极材料使用了钛酸锂(Li4Ti5O12，Lithium titanate oxide，LTO)。
这类材料的一个特点就是结构稳定性很好，可以适用于长寿命、快充等领域，另外它与锂离子电池负极中常用的石墨材料相比，电位比较高，达到1.5V (vs. Li/Li+)，安全性相对较好，但是也造成了钛酸锂在全电池的电压相对偏低，只有2.3-2.5V 左右。
国内生产钛酸锂材料比较早的有银隆、微宏等。
其实早在10年前(2007年)，东芝就有了基于钛酸锂负极的锂离子电池问世，东芝给它取了一个特别的名字：超级充电离子电池(Super Charge ion Battery，SCiB)，它能在5分钟之内充满90%的能量！这里主要是通过SCiB电池的性能数据来说明钛酸锂锂离子电池的优缺点，给不了解该类电池的读者东芝的SCiB锂离子电池具有六大特点(图1)：1. 高全性高。
内部短路时产热较小2. 低温性能好。
可以在-30摄氏度使用3. 快充能力强。
最快甚至可以6分钟充电，相当于10C的充电倍率4. 寿命长。
循环寿命超过上万次5. 功率输出高。
瞬时大电流输出能力强，功率密度可与电容器相媲美6. 有效SOC窗口宽。
LTO在电压曲线十分平坦，在整个SOC范围内占据了85% 以上图1 SCiB锂离子电池的六大特点(单体电池的数据)东芝的SCiB单体电池包括了功率型电池2.9Ah、10Ah和能量型电池20Ah、23Ah(图2)。
其中，2.9Ah电池在35摄氏度下，SOC 范围20-80%的条件下，10C充电/10C放电的循环寿命高达40000次以上(图3)，10Ah电池在5C充电/5C放电条件下，循环20000次以后容量保持率还在90% 以上(图4)，20Ah电池在3C的充放电电流下，循环寿命可以保持在15000以上(容量保持率>80%，图5)。
锂离子电池负极材料钛酸锂的研究分析
电力电子Power Electronic电子技术与软件工程Electronic Tech n o l ogy&Software En g ineeri ng 锂离子电池负极材料钛酸锂的研究分析赵丰刚（宁德时代新能源科^｝支股份有限公司福建省宁德市352100）摘要：本文从阐述锂离子电池的发展情况出发，探讨了锂离子电池中对钛酸锂应用的情况，并对锂离子电池负极材料钛酸锂的研究内容进行了全面分析。
关键词：锂离子电池；负极材料；钛酸锂电极材料时锂离子电池研究过程中-项重要内容。
碳材料具有循环稳定性好、储量丰富，性价比高等优点，因此，其成为了商业锂离子电池中应用广泛的一种负极材料。
但是，其在具体应用期间存在一定缺点，锂离子电池重充放电时，锂离子会出现脱嵌现象，这会导致电极材料发生收缩和膨胀现象，长期以往会导致电极材料晶体出现坍塌事故，会降低电池容量。
此外，碳电极脱嵌锂可能会引起电池内部发生短路情况，因此，存在一定安全隐患问题。
可见，加强对锂离子电池负极材料的研究势在必行。
1锂离子电池发展情况过去的二十年的时间里，锂离子电池的生产技术经过漫长的发展，以及人们对其研究的深入，锂离子电池的生产技术已经十分成熟，锂离子电池很快的被应用到了军事方面，但是，针对锂离子电池安全方面，还需要采取相应措施对问题进行处理。
随着我国各项政策的颁布，以及人们对锂离子电池研究的不断深入，锂离子电池的生产链、主产结构都变得更加完善，专业化程度也得到了进一步提高。
现代锂离子电池随着信息技术的快速发展，不断朝着便携、高性能方向发展⑴。
同时，随着人们在主活、工作方面的需求，因此，人们对电子产品的需求也不断扩大，锂离子电池具有良好的发展前景⑵。
2锂离子电池中对钛酸锂应用的情况锂离子电池具有携带方便、寿命长、安全性高等优点，因此，在电子产品领域中占有非常重要的位置。
人们加强了电解质、隔膜、电极等各种辅助材料的研究，这也是研究锂离子电池必须经历的内容。
锂电池正极材料和负极材料
锂电池正极材料和负极材料随着电子设备的普及和电动汽车的发展，锂电池作为一种高性能、高能量密度的电池技术，成为了主流选择。
锂电池的核心组件是正极材料和负极材料，它们在电池充放电过程中发挥着重要的作用。
一、正极材料正极材料是锂电池中的重要组成部分，它决定了电池的电压和容量。
目前常用的锂离子电池正极材料有锰酸锂、钴酸锂、镍酸锂、铁磷酸锂和钛酸锂等。
1. 锰酸锂：锰酸锂是一种低成本、高安全性的正极材料，具有较高的电压和循环寿命。
它的特点是稳定性好，不易过热，但容量较低。
2. 钴酸锂：钴酸锂是一种高能量密度的正极材料，具有较高的电压和较长的循环寿命。
它的特点是容量大，但价格昂贵，并且存在安全性较差的问题。
3. 镍酸锂：镍酸锂是一种中等能量密度的正极材料，具有较高的电压和较长的循环寿命。
它的特点是成本较低，但容量相对较小。
4. 铁磷酸锂：铁磷酸锂是一种高安全性、低成本的正极材料，具有较低的电压和较长的循环寿命。
它的特点是稳定性好，但容量相对较小。
5. 钛酸锂：钛酸锂是一种高温稳定性好的正极材料，具有较低的电压和较长的循环寿命。
它的特点是安全性好，但容量较低。
正极材料的选择取决于电池的应用领域和需求。
不同的正极材料具有不同的特点和优势，可以根据具体情况进行选择和使用。
二、负极材料负极材料是锂电池中的另一个重要组成部分，主要负责锂离子的嵌入和脱嵌。
目前常用的负极材料有石墨和硅基材料。
1. 石墨：石墨是一种传统的负极材料，具有良好的循环寿命和稳定性。
它的特点是价格低廉，容量相对较小，但安全性较好。
2. 硅基材料：硅基材料是一种新型的负极材料，具有较高的容量和能量密度。
它的特点是容量大，但循环寿命相对较短，并且存在体积膨胀的问题。
负极材料的选择也需要根据具体需求进行。
石墨是目前应用最广泛的负极材料，但硅基材料作为一种新兴材料具有很大的潜力，正在逐渐得到应用和改进。
总结起来，锂电池的正极材料和负极材料是影响电池性能的关键因素。
钛酸锂 电极电势
钛酸锂电极电势
钛酸锂（LiTiO3）是一种具有透明导电性的材料，可用作电池材料的正极或负极。
在锂离子电池中，钛酸锂作为正极材料，其电极电势取决于其在电池中的具体工作状态。
在充电状态下，钛酸锂正极的电势较低，一般在2V左右。
当锂离子电池放电时，钛酸锂正极会释放出锂离子，并逐渐转化为锂离子的化合物，例如锂钛酸锂（Li2TiO3）。
在放电过程中，钛酸锂正极的电势会逐渐上升，直到与负极材料的电势达到平衡。
总的来说，钛酸锂正极的电势取决于其与负极材料之间的化学反应和电子传输过程。
具体数值还会受到电池设计、材料纯度和电池运行条件等因素的影响。
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钛酸锂负极锂离子电池1、钛酸锂负极锂离子电池的工作原理简介：
钛酸锂负极锂离子电池主要有正极材料、电解质、隔膜和负极钛酸锂(Li
4Ti
5
O
12
)
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
（LiMn
2O
4
）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175 mAh/g，实际比容量大于160mAh/g。
钛酸锂材料有独特的优势;如具有循环寿命长，高稳定性能；放电
平台可达1.55V，且平台非常平坦；Li
4Ti
5
O
12
是一种“零应变材料”，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倍受关注。
隔膜是现在以碳作负极的锂电池隔膜；电解液是以碳作负极的锂电池电解液；电池壳是以碳作负极的锂电池壳
钛酸锂负极锂离子电池的工作原理可描述为：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；然后放电时，锂离子从负极中脱出，同样通过电解质和隔膜，再嵌入到正极中。
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臵，保证了电池充放电反应具有很好的可逆性，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，一般只会引起层面间距的变化，不会破坏晶体的结构；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想的可逆反应，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。
2.钛酸锂Li4Ti5O12结构及性能
空间群属于Fd3m，尖晶石结构，电位1.55V vs Li+/Li
理论容量175mAh/g
零应变材料 836pm-837pm
合成方法：Li2CO3(稍过量)、TiO2(化学计量比)和活性炭混合，以无水乙醇作为分散剂，混合物用球磨机球磨24h，制得前驱体。
前驱体空气中加热到600oC并保温8h，在升温至800oC并保温2h，升温速率为12oC/min,自然冷却，轻度研磨过筛，得
样品，干燥器中保存。
锂源：Li2CO3 钛源：TiO2（锐钛矿）
原料配比：Li稍过量，有研究提出，当n（Li）/n(Ti)=0.84时产物性能最好。
添加剂：反应过程加适量炭黑提高电导性并减小颗粒尺寸，加入掺杂元素如Zr、Sr等进行改性。
条件：制备温度一般控制在800~1000℃，一般时间越长，晶粒生长越完整，不利于循环性，800℃下一般2h保温。
Ag掺杂LTO：采用高温固相反应法
得出结论：
1、Ag掺杂有助于提高容量和循环性
2、Ag掺杂要适量，文章表明3%wt掺杂效果最佳
Cu掺杂：高温固相合成法，Cu(NO3)2 •3H2O为铜源(Li:Ti:Cu=4:5:x)得出结论
1、Cu掺杂没有提高容量，但高倍率循环性能明显改善
Zr掺杂
固相合成法，锂源采用LiAc•2H2O，Zr源采用Zr(NO3)4·5H2O
得出结论：
1、高倍率下首次循环容量有非常大的提升
2、高倍率循环性有较大提升
3、Li4Ti5−xZrxO12中Zr含量0.1时效果最好
碳包覆1
采用polyacrylic acid (PAA)与LiOH反应得PAALi，再进行固相合成反应
结论：
1、碳包覆在表面，提高了电子导电性，高倍率下容量和循环性能均有所提高
PVDF
外，还具有压电性、介电性、热电性等特殊性能，是目前含氟塑料中产量名列第二位的大产品，全球年产能超过4.3万吨。
PVDF应用主要集中在石油化工、电子电气和氟碳涂料三大领域，由于PVDF良好的耐化学性、加工性及抗疲劳和蠕变性，是石油化工设备流体处理系统整体或者衬里的泵、阀门、管道、管路配件、储槽和热交换器的最佳材料之一。
其良好的化学稳定性、电绝缘性能，使制作的设备能满足TOCS以及阻燃要求，被广泛应用于半导体工业上高纯化学品的贮存和输送，近年来采用PVDF树脂制作的多孔膜、凝胶、隔膜等，在锂二次电池中应用，目前该用途成为PVDF需求增长最快的市场之一。
PVDF是氟碳涂料最主要原料之一，以其为原料制备的氟碳涂料已经发展到第六代，由于PVDF 树脂具有超强的耐候性，可在户外长期使用，无需保养，该类涂料被广泛应用于发电站、机场、高速公路、高层建筑等。
另外PVDF树脂还可以与其他树脂共混改性，如PVDF与ABS树脂共混得到复合材料，已广泛应用于建筑、汽车装饰、家电外壳等。
化学结构中以氟一碳化合键结合，这种具有短键性质的结构与氢离子形成最稳定最牢固的结合．因而氟碳涂料具有特异的物理化学性能，不但有很强的耐磨性和抗冲击性能，而且在极端严酷与恶劣的环境中有很高的抗褪色性与抗紫外线性能。
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2、钛酸锂负极锂离子电池的特点介绍：
目前，商业化的锂离子电池负极主要采用碳材料，但以碳做负极的锂电池在应用上仍存在一些弊端：
（1）过充电时易析出锂枝晶，造成电池短路，影响锂电池的安全性能;
（2）易形成SEI膜而导致首次充放电效率较低，不可逆容量较大;
（3）即碳材料的平台电压较低(接近于金属锂)，并且容易引起电解液的分解,从而带来安全隐患。
（4）在锂离子嵌入、脱出过程中体积变化较大，循环稳定性差。
与碳材料相比，尖晶石型的Li4Ti5012具有明显的优势：
（1）它为零应变材料，循环性能好; 循环寿命可以达到一万次
（2）放电电压平稳，而且电解液不致发生分解，提高锂电池安全性能;
（3）与炭负极材料相比，钛酸锂具有高的锂离子扩散系数，可高倍率充放电等；我司制作的钛酸锂负极锂离子电池样品可以高倍率10C充放电；同时具有优良的高温、低温放电性能。
（4）钛酸锂的电势比纯金属锂的高，不易产生锂晶枝，为保障锂电池的安全提供了基础。
（5）由于钛酸锂（ Li
4Ti
5
O
12
）/锰酸锂（LiMn
2
O
4
）体系，工作电压为2.4V，具
有良好的安全性能；钛酸锂负极锂离子电池可以过充到5V，可以过放到0V。
3、钛酸锂负极锂离子电池国内外应用简介
日本东芝公司生产的“SCiB（Super Charge/discharge Ion Battery）”锂电池，负极就是钛酸锂材料，已经批量应用于“EV--neo”电动摩托车上。
2011年11月，东芝宣布，该公司的锂离子充电电池“SCiB”已被本田电动汽车“飞度EV”采用。
本田计划2012年夏季在日美上市飞度EV。
东芝将向其供应量产电池模块。
东芝于2010年12月开始面向本田与埼玉县和熊本县开展的新一代个人移动性验证实验用车提供SCiB，在此之前也一直与本田合作开发飞度EV上配备的电池模块。
此次之所以决定采用，是因为SCiB具有的长寿命性能及在各种使用环境下的电池性能通过了综合评估。
SCiB的负极采用了东芝自主生产的钛酸锂，具有出色的快速充电性能和长寿命性能。
在气温-30℃等严酷的使用条件下也不容易发生导致短路和劣化的锂金属析出现象，在40℃以上的高温下电池劣化也很少。
据东芝介绍，该电池在广泛的环境下能够快速充电和放电，适用于车载用途。
向容量为20Ah的SCiB单元充入80A 电流时，15分钟能达到电池容量的80％，再充3分钟，达到95％左右，能够快速充电，充电时间仅是普通锂离子充电电池的一半左右。
快速充电时，发热量也很少，可节省电池冷却用电。
另外，SCiB电池模块的完全充放电次数方面，单个电池为4000次，是普通锂离子充电电池的2.5倍以上。
有利于将来再次利用。
三菱首款电动车i-MiEV采用的是自己和GS Yuasa合资工厂的LIM系列电池，而在推出第二款电动车Minicab MiEV时则转向东芝专利的SCiB电池。
东芝SCiB电池能够满足一系列性能和安全参数，相比传统锂电池的循环寿命多250％，而快冲时间仅有一半。
国内珠海银通新能源有限公司于2009年底已经批量生产钛酸锂电池应用与储能方面，并且于2010年11月以3.25亿元控股51%收购了全球钛酸锂技术领先的美国Nasdaq上市公司ALT。
1年前才开始涉足电池业务的中国企业通过收购美国企业来提高技术实力。
可以说，这种做法最直接地表现了钛酸锂负极锂离子电池具有较好的市场应用前景。
4、钛酸锂负极锂离子电池应用前景
由于钛酸锂（ Li
4Ti
5
O
12
）/锰酸锂（LiMn
2O4
）体系，具有上万次的循环性能，具
有优异的高温储存和循环性能，耐过充过放，安全可靠，皮实耐用，电池组的可靠性好。
钛酸锂负极锂离子电池将会在以下领域得到发展：
（1）取代锌锰、碱锰一次电池，为社会节约财富；
（2）取代镍镉、镍氢小型二次电池，经久耐用；
（3）电动自行车和电动摩托车动力电池；
（4）取代5安时镍氢电池，用于HEV汽车；
（5）轻型专用汽车和小型上下班用车；
（6）家庭和电网储能电。