钛酸锂电池
钛酸锂电池优缺点
钛酸锂电池优缺点钛酸锂技术路线发展多年，并非新技术。
钛酸锂作为新型锂离子电池的负极材料由于其多项优异的性能而受到重视开始于20世纪90年代后期。
钛酸锂材料具有稳定的三维晶体结构，在充放电过程中材料结构几乎不发生变化，因此被称为“零应变材料”，可避免因热失控导致电池起火、爆炸等隐患。
同时，人家是锂电中寿命最长、安全度最高的电池。
钛酸锂电池优缺点：1．它是一种零应变材料，具有良好的循环性能；2．放电电压稳定，电解液不分解，提高了锂电池的安全性能；3．与碳负极材料相比，钛酸锂具有较高的锂离子扩散系数（2＊10－8cm2／s），可以高速充放电。
4．钛酸锂电位高于纯金属锂，难以产生锂枝晶，为保障锂电池安全提供了依据；5．零应变负极，结构稳定，可以承受很大的倍率，寿命长（或者负极材料本身不会成为影响寿命的短板）；6．电位高，最低电位高于锂分离电位，无需担心锂分离带来的安全风险；7．材料本身热分解温度高，安全性好；8．温度范围大，低温性能特别好，可达－40。
全新银隆2.3V30AH35AH40AH45AH钛酸锂电池储能动力锂离子圆柱电芯 2.3V30Ah¥216.12京东购买钛酸锂电池的缺点：1．与其他类型的锂离子动力电池相比，能量密度会更低；2．胀气问题一直阻碍着钛酸锂电池的应用；3．与其他类型的锂离子动力电池相比，价格更高；4．电池一致性还是有差异的，会随着充放电次数的增加而逐渐增加；5．最致命的缺点就是贵。
二氧化钛和石墨，你能感觉到。
电池的价格比铁锂石墨贵3倍以上；6．无应变材料，压实密度低：同时电压高，导致整个电池电压平台低。
最终，能量密度太低；7．相同能量密度下的安全性：为了达到相同的能量密度，钛酸锂高镍和石墨铁锂的比例会使安全性变差。
虽然钛酸锂本身是安全的，但瓶颈会变成别的东西（比如正极）；8．倍率方面没有明显优势：目前锂铁快充可实现5－6C充放电，基本达到钛酸锂电池目前水平。
钛酸锂的优势范围是5－10C，但此时热度、充电器、正极将成为瓶颈。
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。
191111 钛酸锂电池LTO技术介绍
20000次（＞80%） 2000次（＞80%）
1.5V ~ 3.0V 2.0V ~ 2.8V
2.5 生产规模简介
已投产的一期工程： 产品类别：
通用电池 动力电池 储能电池
1.5 钛酸锂电池的循环寿命(衰减到初始容量的80%）
电网调频和混合动力车应用 每天多次循环
预计使用寿命超过 20年
储能削峰填谷应用， 每天1次循环，
预计使用寿命超过 5Biblioteka 年钛酸锂电池55℃高温循环性能
LTO电池具有超长的循环寿命，根据Arrhenius经验公式的推导， LTO 电池常温循环寿命约为55oC高温循环寿命的6倍左右。
• 在所有锂电技术中具有最宽的工作温度范围
– 在- 40 到 55 ℃的温度范围内均可正常工作
• 更安全的化学体系降低了电池起火和爆炸的风险
– 热失控温度明显高于其它锂电池化学体系
1.3 钛酸锂稳定的3D结构提供了超长的循环寿命
GRAPHITE (2D)
nLTO (3D)
Plane Shifts ± 10%
-40℃~30℃环境下限制电压 30℃~55℃环境下限制电压
-40℃ ~ 55℃ -10℃ ~ 55℃
2.3V 20Ah 20A 120A 200A ＜650g 8.5mm×200.0mm×235.0mm
10000次（＞80%） 1000次（＞90%）
1.5V ~ 3.0V 2.0V ~ 2.8V
2.3 钛酸锂45Ah圆柱电池规格介绍
钛酸锂—LTO 电池技术简介
介绍内容
钛酸锂电池的使用寿命？如何保养？
钛酸锂电池的使用寿命？如何保养？
钛酸锂电池
钛酸锂电池是一种用作锂离子电池负极材料-钛酸锂，可和锰酸锂、三元材料或磷酸铁锂等正极材料组成2.4V或1.9V的锂离子二次电池。
此外，它还可以用作正极，与金属锂或锂合金负极组成1.5V的锂二次电池。
由于钛酸锂的高安全性、高稳定性、长寿命和绿色环保的特点。
可以预见：钛酸锂材料在2－3年后，一定会成为新一代锂离子电池的负极材料而被广泛应用在新能源汽车、电动摩托车和要求高安全性、高稳定性和长周期的应用领域。
钛酸锂电池工作电压2.4V，最高电压3.0V，充电电流大于2C（即电池容量值的2倍的电流）。
钛酸锂电池的使用寿命
电动车的出现，在无形中解决了城市环境污染严重的问题。
为了满足电动车对电池的要求，研制安全性高、倍率性能好、循环充放次数多，使用寿命长的的电池既是热点也是难点。
在电池的选择上面，欧里路经过综合对比分析，摒弃仅有300次循环充放次数的铅酸电池，800-1000次循环充放次数的普通锂电池，最终选择循环充放次数高达2万5千次的钛酸锂电池。
电池的好坏直接影响电动车的行驶距离以及使用寿命。
钛酸锂电池如何保养
1、避免暴晒
温度过高会直接导致蓄电池内部压力增加，从而使电池限压阀被迫自动开。
钛酸锂系列锂离子电池相关参数
钛酸锂系列锂离子电池相关参数一、钛酸锂电池的概述作为锂离子电池负极材料-钛酸锂，可与锰酸锂、三元材料或磷酸铁锂等正极材料组成2.4 V或1.9V的锂离子二次电池.此外，它还可以用作正极，与金属锂或锂合金负极组成1.5 V 的锂二次电池。
由于钛酸锂的高安全性、高稳定性、长寿命和绿色环保的特点。
可以预见：钛酸锂材料在2－3年后，一定会成为新一代锂离子电池的负极材料而被广泛应用在新能源汽车、观光车、电动自行车摩托车和要求高安全性、高稳定性和长周期储能等电池的应用领域。
二、单体电池的特点1、独立单电池对流散热结构，能更有效低避免过热相互影响；2、单电池独立定位支点结构，能有效防止电池在振动环境产生串动，避免了串动的摩擦破坏电池外层绝缘隔离，避免累积性的挤压效应，消除了相互挤压造成电池内部受挤压损坏电池隔膜造成危险。
三、单体电池技术参数标称容量（0.2C）15Ah交流内阻≈3.3mΩ标称电压 2.48V电芯重量≈0.713kg标准充电方法恒流3A截止电压 1.5V标准充电方法恒流3A充电保护电压 2.75V快速充电方法恒流15A充电电压 2.70V最大持续放电电流7.5A9000 cycles循环寿命常温循环至80%，100%DOD工作温度充电温度-30 — 55℃放电温度-30 — 55℃储存温度50% — 70% SOC储存-10 — 45℃四、电池组模块技术参数规格型号：TK-15-2012 额定电压：42V额定容量：15 Ah 工作电压范围：36 —42 (V)能量密度：48.8wh/kg 96wh/L 外形尺寸：239*112*243 (mm)五、电池组模块结构特点：1. 无框架连接固定结构，有效提高体积比能量密度；2. 联接电极防水结构，能有效改善导电接触点氧化产生的接触电阻；3. 弹性补偿抗震串联接电结构，能防止震动环境造成的接触不良；4. 非焊接引线结构，能避免焊接高温产生对极耳电极密封破坏；5. 内压恒压结构，保持电池稳定内压，更好的避免粘合处、密封绝缘隔离处受到水分渗入。
三元锂、磷酸铁锂、钛酸锂能量密度
三元锂、磷酸铁锂、钛酸锂能量密度三元锂、磷酸铁锂和钛酸锂是目前主要用于电动汽车和便携式电子设备中的三种锂离子电池。
它们都具有较高的能量密度，但在某些方面存在差异。
本文将详细介绍三元锂、磷酸铁锂和钛酸锂的能量密度以及它们在实际应用中的优劣。
一、三元锂（Lithium-ion）三元锂电池是目前最为常用的锂离子电池之一。
它由含有锂离子的正极材料（通常为镍钴锰酸锂）、负极材料（石墨）、隔膜和电解质组成。
三元锂电池具有高能量密度，常规型三元锂电池的能量密度可达到150-200Wh/kg，高能量型更可达到200-250Wh/kg。
这种高能量密度使得三元锂电池成为电动汽车和便携式设备的首选电池类型之一。
此外，三元锂电池具有较高的循环寿命和较低的自放电率。
循环寿命通常为数百次，可满足电动汽车的使用要求，而自放电率在长时间不使用的情况下也能保持较低的水平。
然而，三元锂电池也有其一些缺点。
首先，三元锂电池的正极材料中含有钴，资源稀缺且价格昂贵，这限制了其扩大规模应用的速度和成本。
其次，三元锂电池的安全性相对较差，由于其正极材料的不稳定性，使用过程中存在过热和着火的风险。
二、磷酸铁锂（Lithium Iron Phosphate，LiFePO4）磷酸铁锂电池是一种新型的锂离子电池，它由含有锂离子的正极材料（磷酸铁锂）、负极材料（石墨）、隔膜和电解质组成。
磷酸铁锂电池与三元锂电池相比，具有更高的安全性和更长的循环寿命。
磷酸铁锂电池不含有钴，材料相对便宜且资源较为丰富，有助于降低电池成本。
同时，磷酸铁锂电池对过充和高温的容忍度较高，具有较低的火灾和爆炸风险。
然而，磷酸铁锂电池的能量密度相对较低，一般只有100-130Wh/kg，不如三元锂电池高。
这限制了磷酸铁锂电池在电动汽车领域的应用，但在便携式电子设备中仍然具有较高的市场份额。
三、钛酸锂（Lithium Titanium Oxide，LTO）钛酸锂电池是另一种锂离子电池的变种。
钛酸锂电池的特点
钛酸锂电池的特点钛酸锂电池是一种特殊的锂离子电池，它采用钴酸锂，锰酸锂，三元材料或磷酸铁锂作为正极材料，负极材料为尖晶石型钛酸锂（Li4Ti5O12）。
单个圆柱状电池的优点：1）充放电循环寿命长达20000次以上，这取决于钛酸锂材料在锂离子的嵌入和脱出可认为是“零应变的材料”，在充放电循环过程中晶包参数变化非常小，晶包体积变化率仅为0.3%。
而石墨作为负极，充放电循环过程中，石墨体积变化为10%左右，而硅负极则高达300%；2）可快速充放电:钛酸锂电池充电速度快，主要决定于钛酸锂独特三维结构的间距远大于石墨，因此离子电导比石墨高。
钛酸锂具有高的锂离子扩散系数：2*10-8cm2/s，而石墨中锂离子扩散系数为：10-12cm2/s左右;3）高安全性:锂电池在充放电过程中，当电位低于0V时，就会发生析锂，析锂是导致锂离子电池安全性问题主要原因之一。
而钛酸锂嵌锂电位高达 1.55V，电池正常使用过程中，根本就不会发生析锂反应，而石墨嵌锂电位为0.2V以下与析锂电位相近，所以在大电流充电时，容易发生析锂反应；4）充放电温度宽：在-50°-60°范围均可以安全使用和充电，而锂离子电池的充电温度一般都在0°-45°之间，放电温度一般为-20°-60°。
这也是材料本身的原因决定了电池的使用温度范围宽广。
电池的缺点：1)能量密度低，采用三元，钴酸锂，锰酸锂作为正极材料，电池的标称电压为2.3-2.4V，充电最高电压为：2.8-2.9V,而采用磷酸铁锂作为正极，标称电压为 1.9V，而以石墨或者硅碳作为负极，则电池的标称电压为3.6-3.8V，充电最高电压为4.2-4.3V。
目前市场上圆柱的钛酸锂电池能量密度：60-80WH/KG, 160-170WH/L, 而圆柱的三元则大于200WH/KG,体积密度接近600WH/L，同等能量的电池，钛酸锂电池的重量是三元的差不多3倍，体积是三元的差不多4倍；2)价格高，因为钛酸锂的合成工艺比较复杂，且不够成熟，导致钛酸锂的价格较高，市场上同等能量的电池，比如单个银龙的圆柱钛酸锂电池为 2.4RMB/WH, 而单个三元26500的圆柱锂电池则为1.3RMB/WH, 价格差不多是三元的2倍；3）电池在高温下，容易造成气体溢出，导致电池胀气，这也是钛酸锂电池一般为圆柱电池，而软包电池在市场上比较少见的原因；4）钛酸锂的合成工艺，也决定了钛酸锂电池的一致性不太好，单只钛酸锂电池可能具有30000次的寿命，但成组后，可能只有几千次。
钛酸锂用途
钛酸锂用途钛酸锂（LiTiO3）是一种重要的无机化合物，具有广泛的应用。
下面将从电池材料、光电材料和催化剂三个方面介绍钛酸锂的用途。
一、电池材料钛酸锂在电池领域中有着重要的应用。
作为锂离子电池的正极材料之一，钛酸锂具有高比容量、长循环寿命和良好的热稳定性。
它是一种非常适合用于高温环境的正极材料。
钛酸锂可以用于制造高温锂离子电池和钛酸锂电池。
高温锂离子电池广泛应用于电动汽车和储能系统中，因其具有高能量密度和较长的循环寿命。
钛酸锂电池具有高能量密度、长循环寿命和较低的自放电率，是一种理想的电池材料。
二、光电材料钛酸锂在光电材料领域中也有着广泛的应用。
钛酸锂具有优异的光学性能和电学性能，可以用于制备光电器件，如太阳能电池、光电催化剂和光学传感器等。
钛酸锂在太阳能电池中作为光电转换层的材料，可以将太阳能转化为电能，并具有高转换效率和稳定性。
此外，钛酸锂还可以制备光电催化剂，用于光催化分解水、光催化降解有机污染物和光催化产氢等领域。
钛酸锂光学传感器具有高灵敏度和快速响应的特点，可以用于光学测量和光学通信等领域。
三、催化剂钛酸锂作为催化剂在化学反应中也有着重要的应用。
钛酸锂具有高的表面积和丰富的活性位点，可以用作催化剂载体或直接作为催化剂。
钛酸锂催化剂在有机合成、环境保护和能源领域中有着广泛的应用。
例如，钛酸锂催化剂可以催化合成有机化合物，如酯、醚和酮等。
此外，钛酸锂催化剂还可以催化氧化反应、还原反应和氢解反应等。
钛酸锂作为催化剂具有高的催化活性和选择性，对提高反应效率和降低催化剂用量具有重要意义。
钛酸锂作为一种重要的无机化合物，在电池材料、光电材料和催化剂等领域具有广泛的应用。
随着科学技术的不断发展，钛酸锂的应用前景将会更加广阔，为推动能源转型和环境保护做出更大的贡献。
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钛酸锂电池
钛酸锂电池原理：
钛酸锂电池由正、负极板(正极活性物质为三元锂,负极为钛酸锂)、隔膜、电解质、极耳、不锈钢(铝合金)外壳等组成。
正负极板是电化学反应的区域,隔膜、电解质提供Li+的传输通道,极耳起到引导电流的作用。
电池充电时,Li+从三元锂材料中迁移到晶体表面,从正极板材料中脱出,在电场力的作用下,进入电解液,穿过隔膜,再经电解液迁移到负极钛酸锂晶体的表面,然后嵌入负极钛酸锂尖晶石结构材料中。
与此同时,电子流通过正极的铝箔,经极耳、电池极柱、负载、负极极柱、负极耳流向负极的铝箔电极,再经导电体流到钛酸锂负极,使电荷达至平衡。
电池放电时,Li+从钛酸锂尖晶石结构材料中脱嵌,进入电解液,穿过隔膜,再经电解质迁移到三元锂晶体的表面，然后重新嵌入到三元锂材料中。
与此同时，电子经导电体流向负极的铝箔电极，经极耳、电池负极柱、负载、正极极柱、正极极耳流向电池正极的铝箔电极，然后再经导电体流到三元锂正极，使电荷达至平衡。
由此可见,钛酸锂电池基本原理,就是在充、放电的过程中,对应的锂离子在正负极之间来回的嵌脱,完成电池的充放电和向负载的供电。
钛酸锂电池的充放电示意图如图所示。
电池充电时,正极失去电子,锂离子脱出,嵌入到负极中;负极嵌入锂离子的同时得到电子成为富锂态。
放电时的过程正好相反。
在Li+嵌入或脱嵌的反应过
程中,钛酸锂(Li
4Ti
5
O
12
)是一种理想的嵌入型电极材料,Li+插入和脱嵌对材料结
构几乎没有影响,因此被称作“零应变”材料,从而保证了其良好的循环性能。
钛酸锂存在两种不同相的分子结构——Li
7Ti
5
O
12
与Li
4
Ti
5
O
12。
产生Li
7
Ti
5
O
12
的晶体结构与Li
4Ti
5
O
12
的晶体结构均为尖晶石结构,且晶格常数变化很小,同时
体积变化也很小。
能够避免充放电循环中电极材料的来回伸缩而导致结构的破坏,从而提高电极的循环性能和使用寿命,减少了随循环次数的增加而带来容量的衰减,使钛酸锂具有优良的循环性能。
[1]
钛酸锂电池的电化学反应方程式:
正极反应:LiNi
1/3Mn
1/3
Co
1/3
O
2
→Li
1-x
Ni
1/3
Mn
1/3
Co
1/3
O
2
+xLi++xe-
负极反应:Li
4Ti
5
O
12
+xLi++xe-→Li
4
+xTi
5
O
12
总化学反应方程式:
LiNi
1/3Mn
1/3
Co
1/3
O
2
+Li
4
Ti
5
O
12
→Li
1-x
Ni
1/3
Mn
1/3
Co
1/3
O
2
+Li
4
+xTi
5
O
12
钛酸锂电池优点：
钛酸锂电池具有体积小、重量轻、能量密度高、密封性能好、无泄露、无记忆效应、自放电率低、充放电迅速、循环寿命超长、工作环境温度范围宽、安全
稳定绿色环保等特点,所以在通信电源领域具有非常广泛的应用前景。
钛酸锂作为负极材料时电位平台高达1.55V，比传统石墨负极材料高出1V 还多，虽然损失了一些能量密度，但也意味着电池更加安全。
技术专家卢蓝光曾表示，电池快速充电时对负极电压需求比较低，但如果过低，锂电池就容易析出非常活泼的金属锂，这种锂离子不仅导电，还能跟电解液起反应，然后释放热量，产生可燃气体，引发火灾。
而钛酸锂因为高出来的1V电压避免了负极电压为0的情况，也就间接避免了锂离子的析出，从而保证了电池的安全性。
由于钛酸锂电池在高温、低温环境中均可以达到安全使用，也体现出其耐宽温（尤其耐低温）的重要优势。
目前，银隆钛酸锂电池的安全工作温度区域在-50度到65度之间，而普通石墨类负极电池在温度低于-20度时能量就开始衰减，-30度时充电容量仅为充电总容量的14%，在严寒天气下根本无法正常工作。
此外，由于钛酸锂电池即便过度充电，也仅有1%的体积变化，被称为零应变材料，这使其有着极长的寿命。
银隆董事长魏银仓曾表示，银隆钛酸锂电池寿命可达30年，与汽车使用寿命相当，而普通石墨负极材料电池平均寿命不过3-4年。
从全寿命周期看，钛酸锂电池成本更低。
钛酸锂的最后一个优势是快速充放电能力强，充电倍率高。
目前银隆钛酸锂电池的充电倍率有10C、甚至20C，而普通石墨负极材料的电池充电倍率仅有2C-4C。
基于钛酸锂电池的这些技术特点，业内人士认为其契合了新能源公交车、大型储能装备的需求。
拿公交车来说，一般单趟里程不超过4公里，每次终点站进站等待到下次发车时间间隔至少需要几分钟时间。
这时钛酸锂电池能量密度低的劣势不会影响客车的使用，反而体现出电池快充的好处。
作为公共交通工具，公交车对电池的安全性、耐用性都提出了更高要求。
[2]
钛酸锂电池存在问题以及不足之处：
虽然极佳的安全性能使得对钛酸锂离子电池的研究成为热点，但是Li
4Ti
5
O
12
材料本身的较低的电子电导率(10-13S/cm)和锂离子扩散系数(10-10~10-13cm2/S)极大地限制了在大倍率充放下的应用。
有学者研究表明【3】，
将Li
4Ti
5
O
12
的颗粒尺寸纳米化以后可以扩大有效的反应面积和减小扩散距离，从
而显著的提升材料的倍率性能。
但是需要指出的是，材料颗粒纳米化的过程往往比较困难，需要较高的成本，目前难以实现大规模的工业生产。
【4】钛酸锂电池在循环使用中会发生持续产气，导致电池包鼓胀，高温时尤其严重，影响正负极的接触，增加电池阻抗，影响电池性能的发挥。
这也是限制负极材料钛酸锂广泛应用到电池中的主要障碍之一。
【5】
钛酸锂电池研究及产业现状：
得益于Li
4Ti
5
O
12
晶粒稳定的尖晶石结构，钛酸锂作为负极材料在锂电池充放
电过程中具有明显的优势，锂离子在钛酸锂负极中嵌入与脱嵌不会引起体积的变化，避免了以往传统负极材料易发生的结构塌陷。
使用钛酸锂负极材料的锂电池有着优越的稳定结构，杰出的循环充放电性能，高安全性能，优异的高低温性能及较低的成本价格，目前已经用于纯电动或混合驱动汽车电源、轨道交通、长寿命储能电源、军用电源等诸多领域。
近年来，钛酸锂负极材料的研究热点在于提高导电性及消除产气问题。
大多数研究集中于掺杂石墨烯等材料、金属氧化物等
手段来减小Li
4Ti
5
O
12
晶粒的大小和粒径分布，通过掺杂极大的改善了钛酸锂材料
导电性，加快了它在高功率锂离子电池中的商业化应用。
【6】
参考文献
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