Lithiumtitanat-Batterien sind Lithium-Ionen-Sekundärbatterien, die Lithiumtitanat als negatives Elektrodenmaterial verwenden und deren positive Elektrode aus herkömmlichen Materialien wie Lithiummanganoxid, ternären Materialien oder Lithiumeisenphosphat besteht. Lithiumtitanat-Batterien zeichnen sich durch hohe Sicherheit, hohe Stabilität, lange Lebensdauer und Umweltschutz aus, sind jedoch teuer und haben eine geringe Energiedichte.

Die Anwendungsmärkte für Lithiumtitanat-Batterien umfassen hauptsächlich Elektrofahrzeuge (Busse, Schienenverkehr usw.), den Energiespeichermarkt (Frequenzmodulation, Netzqualität, Windparks usw.) und industrielle Anwendungen (Hafenmaschinen, Gabelstapler usw.).

Lithiumtitanat (LTO)-Material wird als negatives Elektrodenmaterial in Batterien verwendet. Aufgrund seiner eigenen Eigenschaften neigen das Material und der Elektrolyt zur Wechselwirkung und erzeugen während der Lade- und Entladezyklusreaktion Gasniederschlag. Daher neigen gewöhnliche Lithiumtitanat-Batterien zu Blähungen, was zu einer Ausbeulung der Batteriezelle führt, und die elektrische Leistung wird ebenfalls stark reduziert, was die theoretische Lebensdauer von Lithiumtitanat-Batterien stark verkürzt. Testdaten zeigen, dass bei gewöhnlichen Lithiumtitanat-Batterien nach etwa 1.500 bis 2.000 Zyklen Blähungen auftreten, was dazu führt, dass sie nicht mehr normal verwendet werden können. Dies ist auch ein wichtiger Grund, der die großflächige Anwendung von Lithiumtitanat-Batterien einschränkt. Die Leistungsverbesserung von Lithiumtitanat-Batterien (LTO) ist eine umfassende Widerspiegelung der Leistungsverbesserung einzelner Materialien und der organischen Integration verschiedener Schlüsselmaterialien.

Um die Anforderungen an schnelles Laden und lange Lebensdauer zu erfüllen, werden neben dem Material der negativen Elektrode auch andere wichtige Rohstoffe von Lithium-Ionen-Batterien (einschließlich Material der positiven Elektrode, Separator und Elektrolyt) benötigt. Gleichzeitig wurde in Kombination mit spezieller Erfahrung im technischen Prozess schließlich das „blähungsfreie“ Lithiumtitanat-LpTO-Batterieprodukt entwickelt, das erstmals in großen Mengen in Elektrobussen eingesetzt wurde.

Testdaten zeigen, dass unter den Bedingungen von 6C-Laden, 6C-Entladen und 100 % DOD die Zyklenlebensdauer einer Lithiumtitanat-LpTO-Einzelbatterie 25.000 Mal übersteigt und die verbleibende Kapazität 80 % übersteigt. Gleichzeitig ist das Blähphänomen der Batteriezelle nicht offensichtlich, was ihre Lebensdauer nicht beeinträchtigt; und die tatsächliche Anwendung von schnell aufladbaren reinen Elektrobussen in Chongqing zeigt auch, dass die elektrische Leistung nach dem Zusammenbau der Batterie ebenfalls recht ausgezeichnet ist, was den täglichen kommerziellen Betrieb reiner Elektrobusse gewährleisten kann. Vorteile Die Verwendung von Elektrofahrzeugen als Ersatz für Kraftstofffahrzeuge ist die beste Wahl zur Lösung der städtischen Umweltverschmutzung, wobei Lithium-Ionen-Akkus große Aufmerksamkeit der Forscher auf sich gezogen haben. Um die Anforderungen von Elektrofahrzeugen an Bord von Ionen-Akkus zu erfüllen, ist die Entwicklung von negativen Elektrodenmaterialien mit hoher Sicherheit, guter Ladeleistung und langer Lebensdauer der Brennpunkt und die Schwierigkeit.

Die negative Elektrode kommerzieller Lithium-Ionen-Batterien besteht hauptsächlich aus Kohlenstoffmaterialien, aber Lithiumbatterien mit Kohlenstoff als negativer Elektrode haben in der Anwendung immer noch einige Nachteile:

1. Bei Überladung bilden sich leicht Lithiumdendriten, was zu Kurzschlüssen der Batterie führt und die Sicherheitsleistung der Lithiumbatterien beeinträchtigt;

2. Es bildet sich leicht ein SEI-Film, was zu einer niedrigen anfänglichen Lade- und Entladeeffizienz und einer großen irreversiblen Kapazität führt;

3. Das heißt, die Plattformspannung von Kohlenstoffmaterialien ist niedrig (nahe an metallischem Lithium) und kann leicht zur Zersetzung des Elektrolyten führen, was ein Sicherheitsrisiko darstellt.

4. Während des Einfügungs- und Extraktionsprozesses der Lithiumionen ändert sich das Volumen stark und die Zyklenstabilität ist schlecht. Im Vergleich zu Kohlenstoffmaterialien.

Li4Ti5O12 vom Spinell-Typ hat offensichtliche Vorteile:

1. Es ist ein spannungsfreies Material mit guter Zyklenleistung;

2. Die Entladespannung ist stabil und der Elektrolyt zersetzt sich nicht, wodurch die Sicherheitsleistung der Lithiumbatterien verbessert wird;

3. Im Vergleich zu negativen Elektrodenmaterialien aus Kohlenstoff hat Lithiumtitanat einen hohen Lithiumionendiffusionskoeffizienten (2 x 10-8 cm2/s) und kann mit hohen Raten geladen und entladen werden.

Das elektrische Potenzial von Lithiumtitanat ist höher als das von reinem metallischem Lithium, und es ist nicht einfach, Lithiumdendriten zu erzeugen, was eine Grundlage für die Gewährleistung der Sicherheit von Lithiumbatterien darstellt.