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科普:六种锂电池特性及参数对此

2021-10-19 14:58 性质:编译 作者:Litong 来源:中国叉车网-中叉网
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6、钛酸锂(Li4Ti5O12)

钛酸锂(LTO)电池是一种可充电电池,其优点是充电速度比其他锂离子电池快,但缺点是能量密度低得多。

钛酸酯电池被用于三菱的i-MiEV[3]电动车,本田在其EV-neo电动自行车和Fit电动车中使用它们。它们还被用于Tosa概念电动巴士。由于其高水平的安全性和充电能力,LTO电池被用于汽车音响应用以及移动医疗设备。三星Galaxy Note 20 Ultra 5G所配备的S-Pen也使用了LTO电池。

根据Weatherflow公司的一篇文章,Tempest气象站设备包含一个1300mAh的LTO电池,通过四个太阳能电池板充电,需要 "每两周至少4小时的充足阳光"。

化学

钛酸锂电池是一种改良的锂离子电池,在其阳极表面使用钛酸锂纳米晶体,而不是碳。这使阳极的表面积约为每克100平方米,而碳的表面积为每克3平方米,允许电子快速进入和离开阳极。这使得快速充电成为可能,并在需要时提供高电流。钛酸锂电池还可以持续3000至7000个充电周期;一个消息来源声称,在55℃(131°F)而不是标准的25℃(77°F)下充放电时,循环寿命达到约1000次,才能达到80%的容量。

钛酸锂电池的一个缺点是,它们的固有电压较低(2.4V),这导致其比能量(约30-110 Wh/kg)低于传统的锂离子电池技术,后者的固有电压为3.7V,尽管一些钛酸锂电池据说能量密度高达177 Wh/L。

自二十世纪八十年代以来,钛酸锂阳极的电池已为人所知。钛酸锂代替典型锂离子电池阳极中的石墨,并且材料形成尖晶石结构。阴极可以是锰酸锂或NMC。钛酸锂的标称电池电压为2.40V,可以快速充电,并提供10C的高放电电流。据说循环次数高于常规锂离子电池的循环次数。钛酸锂是安全的,具有出色的低温放电特性,在-30°C(-22°F)时可获得80%的容量。

LTO(通常是Li4Ti5 O12)零应变,没有SEI膜形成和在快速充电和低温充电时无锂电镀现象,因而具有优于传统的钴掺混的Li-离子与石墨阳极的充放电性能。高温下的热稳定性也比其他锂离子体系好; 然而,电池价格昂贵。比能量低,只有65Wh/kg,与NiCd相当。钛酸锂充电至2.80V,放电结束时为1.80V。图13显示了钛酸锂电池的特性。典型用途是电动动力传动系统,UPS和太阳能路灯。

图13:银隆钛酸锂电池

钛酸锂在安全性,低温性能和寿命方面表现出色。正在努力提高比能量和降低成本。

汇总表

钛酸锂:可以是锰酸锂氧化物或NMC; Li4Ti 5O12(钛酸盐)阳极

简称:LTO或Li-钛酸盐,2008年左右开始销售。

电压2.40V标称值; 典型工作范围1.8-2.85V;
比能(容量)50-80Wh/kg
充电(C率)1C典型; 最大5C,充电至2.85V
放电(C率)10C可能,30C 5s脉冲; LCO/LTO截止电压1.80V
循环寿命3,000-7,000
热失控一种最安全的锂离子电池
应用UPS,电动动力总成(三菱i-MiEV,本田飞度EV),

太阳能路灯

注释寿命长,充电快,温度范围宽,比能量低,价格昂贵。最安全的锂离子电池。

表14:钛酸锂的特性

图15比较了基于铅,镍和锂体系的比能。虽然锂铝(NCA)通过比其他系统储存更多容量而成为明显的赢家,但它仅适用于特定场景的电源使用。就比功率和热稳定性而言,锰酸锂(LMO)和磷酸锂(LFP)优异。钛酸锂(LTO)的容量可能较低,但它的寿命超过了其他大多数电池,并且具有最佳的低温性能。

图15:铅,镍和锂基电池的典型比能量

NCA享有最高的比能量; 然而,锰酸锂和磷酸铁锂在比功率和热稳定性方面优越。钛酸锂具有最好的使用寿命。

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