目前商业化的锂离子电池主要以石墨化碳材料为负极,资源丰富、性能优异的石墨作为负极在锂离子电池产业中有着举足轻重的地位。但石墨负极电池在循环过程中会发生结构破坏,还会因锂析出造成不可逆容量损失,难以满足高倍率长寿命的要求,为了克服这些缺点,钛酸锂负极材料的研究逐渐成为热点。
国外对锰酸锂/钛酸锂电池开展了充分的研究。NorioTakami等研制的3Ah锰酸锂/钛酸锂电池,以10C倍率100%充放电循环30000次后,容量保持率为95%。常温下50C倍率放电容量保持94%;-40℃低温下以1C倍率放电,容量为常温下的80%,具有优异的循环性能、倍率性能和低温性能。
Norio Takami等研制了20Ah三元/钛酸锂电池,常温下8C放电容量与1C放电容量几乎一致;低温-30℃下1C放电容量为室温的80%。3C、100%充放电循环6000次,容量保持率86%。25和45℃满电存储365天后,容量保持率分别88%和73%。电池低温性能、倍率循环性能和存储性能均表现优异。
石先兴等研制的12Ah三元/钛酸锂电池,在常温下以4C循环6000次的容量保持率大于98%。杜小红等研制的锂离子电池具有较高的高低温性能,高温60℃下6C充放电循环413次,容量保持率为98%;低温-20℃下6C充放电循环200次容量保持率为85%。
张建等采用表面处理后的钛酸锂为负极、自制的镍钴锰三元材料为正极制备了18650型锂离子电池,在25℃、3C条件下循环14000次的容量保持率为75.8%,具有超长的循环寿命。电池在1C、5V过充电测试过程中未发生冒烟、起火、爆炸现象,表面最高温度仅为35℃,表现出良好的抗过充性能。
三元/钛酸锂电池具有优异的循环性能以及较好的倍率性能和高低温性能,是电力储能领域首选的锂离子电池体系之一,在动力电池领域也占有较大的比重,是目前最具潜力的钛酸锂体系锂离子电池;