钛酸锂离子电池放电原理以及优缺点解析

钛酸锂离子电池放电原理　　钛酸锂离子电池由正、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、电解质供应Li的传输通道，极耳起到引导电流的用途。

　　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，在电场力的用途下，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箱，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。

　　钛酸锂离子电池的优缺点　　优势：　　采用电动汽车辆取代燃油车辆是处理城市环境污染的最佳选择，其中锂离子动力锂离子电池引起了研究者的广泛关注为了满足电动汽车辆对车载型离子动力锂离子电池的要求，研制安全性高、倍率性能好且长寿命的负极材料是其热点和难点。

　　商业化的锂离子电池负极紧要采用碳材料，但以碳做负极的锂离子电池在使用上仍存在一些弊端：　　1、过充电时易析出锂枝晶，造成电池短路，影响锂离子电池的安全性能;　　2、易形成SEI膜而导致首次充放电效率较低，不可逆容量较大;　　3、即碳材料的平台电压较低(接近于金属锂)，并且容易引起电解液的分析，从而带来安全隐患。

　　4、在锂离子嵌入、脱出过程中体积变化较大，循环稳定性差　　与碳材料相比，尖晶石型的Li4Ti5O12具有分明的优点：　　1、它为零应变材料，循环性能好;　　2、放电电压平稳，而且电解液不致发生分析，提高锂离子电池安全性能;　　3、与炭负极材料相比，钛酸锂具有高的锂离子扩散系数(为2*10-8cm2/s)，可高倍率充放电等。

　　4、钛酸锂的电势比纯金属锂的高，不易出现锂枝晶，为保障锂离子电池的安全供应了基础　　缺点：　　1、相对其他类型的锂离子动力锂离子电池能量密度会低一些　　2、胀气问题一直妨碍着钛酸锂离子电池的使用　　3、相对其他类型的锂离子动力锂离子电池价格偏高。

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