什麼是鈦酸鋰電池?優勢和缺點!
鈦酸鋰電池(Lithium Titanate)的歷史可以追溯到60年代,當時研究人員開始關注利用鋰金屬或鋰化合物作為陽極材料的電池技術,由於鋰的高度反應性和易燃性,這些早期的鋰電池存在嚴重的安全風險,並未得到廣泛應用。
1970年代,研究人員開始探索使用鋰合金或鋰化合物作為陽極材料的鋰離子電池。其中一種重要的發現是,使用鋰鈦氧化物作為正極材料,可以實現更高的能量密度和更長的壽命,這種電池被稱為鈦酸鋰電池,開啟了現代鋰離子電池技術的發展之路。
在1980年代和1990年代,隨著電動車/手機等消費電子產品的發展,鈦酸鋰電池的應用逐漸擴大,並且在過去幾十年中,鈦酸鋰電池經歷了多次技術創新和升級,提高了壽命/能量密度/安全性等性能指標,成為當今應用廣泛的高效能電池之一。
- 以鋰鈦酸鹽為正極材料,碳材料為負極材料的鈦酸鋰電池,相對於傳統的鎳鎘電池和鉛酸電池,鈦酸鋰電池具有更高的能量密度和更長的壽命。
- 其原理是在充電時,正極上的鋰離子會從鋰鈦酸鹽中釋放出來,通過電解液中的電解質,到達負極上的碳材料表面產生嵌入反應,此時電池充電完成在放電時,電池內部的化學反應將反轉鋰離子從負極釋放出來,通過電解液中的電解質回到正極鋰鈦酸鹽中,此時電池放電完成。
- 鈦酸鋰電池被廣泛應用於電動車,其高能量密度和長壽命使得電動車能夠更長時間地行駛,鈦酸鋰電池也被廣泛用於移動電源,由於其高能量密度和輕便的體積,使得移動電源可以更輕鬆地攜帶。
- 下表是鋰離子電池/鎳氫電池/鉛酸電池和鈦酸鋰電池四種電池的比較,從上表可以看出,鈦酸鋰電池的能量密度較高,充電時間短/循環壽命長/自放電率低/環保性較好,但成本較高。
| 比較項目 | 鋰離子電池 | 鎳氫電池 | 鉛酸電池 | 鈦酸鋰電池 |
| 能量密度 | 高 | 中 | 低 | 非常高 |
| 充電時間 | 短 | 長 | 中 | 短 |
| 循環壽命 | 長 | 中 | 短 | 長 |
| 自放電率 | 低 | 中 | 高 | 低 |
| 環保性 | 較好 | 較好 | 較差 | 較好 |
| 成本 | 高 | 中 | 低 | 高 |
鈦酸鋰電池優點：
- 高安全性：具有高度的安全性,不會發生過熱/爆炸等危險情況。
- 高能量密度：能量密度非常高,可儲存大量能量相比其他電池技術更加高效。
- 長壽命：長壽命/可進行多次充放電循環。
- 快速充電：可快速充電,充電時間相比其他電池技術更短。
- 輕量化：體積小/重量輕,適合應用於輕量化設備和產品。
- 低自放電率：自放電率非常低,長時間不使用也不會消耗過多的電力。
- 低溫性能好：低溫環境下表現優秀,比其他電池技術更能夠保持穩定的電壓和電流輸出。
- 可靠性高：的電性能穩定可靠/使用壽命長/適用於多種應用場景。
鈦酸鋰電池的缺點：
- 安全性考慮：雖然安全性較高,但由於其內部含有易燃易爆的有機溶劑,因此在使用和處理時仍需要一定的安全考慮。
- 高成本：生產成本較高,這導致其在某些應用中無法與其他電池技術競爭。
- 低溫表現較差：在極低溫環境下表現較差,電量和功率輸出會受到一定的限制。
- 比較重：相比其他類型的電池,重量較大不適合應用於輕量化產品和設備中。
- 環境限制：對溫度/壓力等環境條件有較高的要求,過度的熱/寒/震動等都可能對其性能造成損害。
