钛酸锂电池优势及风险项说明0709-solarbe文库

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钛酸锂电池优势及风险项说明 1、钛酸锂电池单体优势及风险项钛酸锂电池电芯负极采用钛酸锂材料，材料分子式为 Li4Ti5O12。具有以下优势及风险项 Li4Ti5O12的优势  安全性高 1）Li 4Ti5O12 的平台电位约 1.55 Vvs. Li/Li，为三维尖晶石结构，不易产生锂枝晶，避免其刺穿隔膜造成内部短路，相比于其他锂电材料的平面结构，具有更高的安全性 2）电化学充放电反应为典型的两相反应特征，电位平台非常平坦，在一定程度内，耐过充过放。  循环稳定性好 1）钛酸锂具有“ 零应变性 ”，即充放电过程中材料的体积变化很小，具有非常高的循环稳定性。5C 倍率充放电循环次数达到 2 万次以上，是普通锂电的 10 倍以上，是传统铅酸蓄电池的 20 倍以上。  倍率性能高/快充性能好 1）在 25 ℃下，Li 4Ti5O12 中锂离子的化学扩散系数为 2x10-8 cm2/s，虽然不及超级电容器，但比石墨类锂电池负极材料的扩散系数大一个数量级，因而有望用于脉冲电源。可支持 030C 的倍率放电  高低温性能优异 1）常规锂电池低温下锂的嵌入及脱出能力都会下降，尤其是嵌入能力。 Li4Ti5O12 负极在-30 ℃下充电也不会出现导致短路或使负极恶化的锂枝晶出现，钛酸锂电池可使用范围为-45 ℃-70 ℃。  环保性能好 1）钛酸锂电池单体采用的电芯材料均为非强酸、强碱，无重金属，且电池使用过程中无有害物质产生，绿色环保。  自放电率低常温下，钛酸锂电池的自放电率仅为 3月，长期存储时可减少维护的频率和成本。  无记忆效应相较于镍系蓄电池，工艺中负极为烧结式，镉晶粒较粗，如果镍镉电池在它们被完全放电之前就重新充电，镉晶粒容易聚集成块而使电池放电时形成次级放电平台。锂电池无记忆效应。 Li4Ti5O12风险项  极化现象 1）Li 4Ti5O12 为绝缘体，20 ℃时电导率约为 10-13 S/cm，在大电流放电或者超低温（低于-20℃）时极化严重。造成放电电量小于常温额定标定电量。  助燃风险（已解决）当单体持续处于燃烧环境中时，电池单体本身不会燃烧，但单体壳体内有机溶剂高温情况下分解，释放出气体有一定的助燃效果。  能量密度低 1）其电位为 1.55 Vvs. Li/Li，作为负极材料电位仍偏高，限制了器件更高能量密度的获得。目前钛酸锂电池单体的能量密度在 80wh/g，低于磷酸铁锂 175wh/g 或者三元锂 220wh/g。（铅酸蓄电池单体的能量密度约为 50wh/kg 左右）  存在胀气风险（已解决） Li4Ti5O12 中 Ti-O 键的催化作用会加剧钛酸锂与电解液的反应，导致电解液的消耗，使得器件内部产气，在温度提高时，胀气现象会更加显著。软包单体胀气风险更为显著。  过充钛酸锂电池的最高电压为 2.7V，电压继续充高，达到最高电压的 150 以上时，发热会很严重，存在安全风险。  短路钛酸锂电池正负极电阻过小时，即认为电池正负极外部短路，电流过大，存在严重发热风险。 2、钛酸锂模组风险除电池系统均存在的常规的过热、过充、短路、高压击穿、漏电、热失控等，锂电池模组对 BMS 的依赖性较强，一旦 BMS 系统功能异常时，锂电系统将无法正常充放电。电池模组有焊接和连接可靠性的风险。如若模组内部焊接不良，将导致内阻过大，温度升高高于理论实际值。国昱（深圳）电气科技有限公司 2019/07/09