
傳統的鋰離子電池無論正極采用的是磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鈷酸鋰、鎳酸還是鎳鈷錳三元材料,其負極都是采用的石墨。碳材料作為鋰離子電池的負極,不僅容量較低,還有可能在碳電極表面析出金屬鋰,與電解液反應產生可燃氣體混合物,存在安全隱患。
LTO則反之,這種材料的重要特點就是結構穩定性很好,可以適用于長壽命、快充等領域。這是因為LTO從材料結構上來講,屬于面心立方尖晶石結構,尖晶石結構對鋰離子有一定的容納空間,一般1個鈦酸鋰能容納3個鋰離子。
因此,在充放電之時,鋰離子嵌入和脫嵌對LTO材料結構幾乎沒有影響,LTO的晶型結構幾乎無變化,也就是所謂的“零應變材料”。
這種“零應變”特性能夠防止充放電過程中,由于材料伸縮變化而導致結構發生變化,從而提高電極的性能和減少比容量的大幅度衰減,延長了鋰離子電池的使用壽命。通過對比石墨負極材料,LTO的嵌鋰電位更高,能夠有效防止金屬鋰析出和鋰枝晶的形成。
除此之外,LTO還擁有很強的溫度很高的熱穩定性,不自燃且與電解液的反應性低的材料,所以LTO在熱穩定表現上優于以往鋰離子電池采用的碳素材料。
而在內部短路電流方面,LTO表面由于相變化阻抗變高,只有微量電流通過,因此不會在短路時高溫發燙;另外,使用LTO的產品在高速充電、低溫、長期循環時也不會達到Li析出電壓。
通過對比以往采用碳素材料(石墨)的產品,在進行高速充電時,普通鋰離子電池放電電壓基本上會達到0V以下,這種情況下便達到了Li金屬析出電壓。
LTO與鋰離子電池負極中常用的石墨材料相比,電位比較高,達到1.5V (vs. Li/Li+),安全性相對較好,但是,這也會導致LTO在全電池的額定相對偏低,只有2.3-2.5V左右。額定電壓由正極的電壓與負極的電壓之差決定,鋰離子可充電電池約為3.8伏,而SLB系列則為2.4伏。
不斷擴充的SLB系列
那么,LTO材料最終顯現在尼吉康的小型鋰離子可充電電池的具體效果是怎么樣的?根據尼吉康介紹,小型鋰離子可充電電池擁有4個特性:
1、長壽命:一般來說普通產品只能充放電2,000 Cycle(回)。在此方面,通過對Φ12.5x40L_150mAh產品試驗結果顯示,在充放電25,000 Cycle后依然能維持80%以上的容量。
2、急速充電、在20C大電流充放電的情況下,SLB可實現3分鐘內全容量80%的超急速充電,和3分鐘內實現超過全容量90%的超急速放電。
3、低溫特性:一般來說,普通的鋰電子可充電電池在0℃環境下就很難充電了。通過測試顯示,SLB在-30℃的寒冷地區雖然性能會稍稍下降,但仍然可以使用。
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