鈦酸鋰電池這個概念倒底算是啥,也沒說明鈦酸鋰當(dāng)正極還是負(fù)極,不過沒關(guān)系,說到這里咱就干脆都分析一下。
先說一下總結(jié)性的看法:鈦酸鋰是一種有用的材料,只是優(yōu)缺點(diǎn)都比較明顯。能量密度低是其最為突出的問題,所以更適合于一些特種的電動汽車的用途,想讓汽車跑遠(yuǎn)點(diǎn)的都請忽略它。
然后再吐槽一下:鋰電池,肯定得有正極和負(fù)極材料,說不清楚分別是什么,分析其好用難用都無從談起。鈦酸鋰電池這個概念倒底算是啥,也沒說明鈦酸鋰當(dāng)正極還是負(fù)極,不過沒關(guān)系,說到這里咱就干脆都分析一下。
首先貼一下文獻(xiàn)對鈦酸鋰的簡介:
翻譯一下上圖的英文:
175mAh/g的理論容量,對鋰電位1.5V----因此也不會產(chǎn)生SEI,不可逆容量低(所以這個材料壽命和安全性好),嵌脫鋰時體積應(yīng)變只有不到0.2%,所以材料結(jié)構(gòu)特別穩(wěn)定。制成時是Li4Ti5O12,充電滿后是Li7Ti5O12。該材料安全,壽命長,在功率型以及低溫用途下表現(xiàn)出色。
下面開始分析:
容量不低,175mAh/g,但是這只是容量,不是能量,電壓乘以電量得到的才是能量。此材料電壓是1.5V,OK。
問題來了,這個材料倒是既可以做正極,也可以做負(fù)極。如果做正極的話,那基本就要和石墨負(fù)極配,得到的電池基本就是1.5V的電池(一般鋰電池,3.4,3.7V的都有,現(xiàn)在好像還有4V的)。但是這也太搓了,電壓如此低,得到的電池能量密度也比較慘,看看電壓差別,就知道,能量密度起碼跌一半。你們整天嫌電動車跑不遠(yuǎn),就是因?yàn)殡姵啬芰棵芏炔睿阍倏纯此?/p>
還沒完,它如果做正極,先充電的話要嵌鋰,這就要求負(fù)極必須含鋰。一般用的負(fù)極,比如石墨,都是不含鋰的,這就要求鋰化。鋰化的石墨/硅負(fù)極這個技術(shù)似乎已經(jīng)有,不過我聽來我們這里介紹的日本專家講了講,感覺可不像是什么已經(jīng)比較成熟的技術(shù),至少個人認(rèn)為比鈦酸鋰離實(shí)用還要遠(yuǎn)。總之,當(dāng)正極感覺十分不靠譜……
如果做負(fù)極的話,OK,這是它的本行吧。它電壓是高一點(diǎn),不過正好與電解液穩(wěn)定共存,不會生成SEI膜。因此材料安全性不錯,材料充放電時應(yīng)變又小,被譽(yù)為“零應(yīng)變材料”,總之壽命長,大倍率充放也比較耐受,聽說有一萬次的壽命。
但是,樹上的鳥兒成雙對~~~~~~~~~~,它做負(fù)極的話,與幾種正極材料配合的情況如何?
電池的正負(fù)極相配是比較重要的內(nèi)容:比如這個負(fù)極特別牛,一萬次的壽命,可惜正極只能撐500下……一樣沒戲。幾種典型的正極材料,如三元(現(xiàn)在也不錯了),鈷酸鋰,磷酸鐵鋰,錳酸鋰中,磷酸鐵鋰仍然是毫無疑問的壽命最高的(雖然你們老吐槽鐵鋰這這那那),磷酸鐵鋰的功率性能也很好(參見上次磷酸鐵鋰電池的回答),因此個人認(rèn)為和鈦酸鋰配合還比較靠譜。不過這種電池,電壓只有3.4-1.5=1.9V,基本還是一個慘(普通磷酸鐵鋰電池,以石墨為負(fù)極,3.3V左右的電壓)。能量密度也相應(yīng)的非常寒磣。
總之,鈦酸鋰這個材料,要么電壓再低點(diǎn)(當(dāng)負(fù)極),要么電壓再高一點(diǎn)(牛B無敵新正極),可能境遇都要好很多。
此外,這個材料價(jià)格貴是肯定的(RMB/kg),畢竟鈦不是什么特別便宜的東西,你再便宜能有錳鐵便宜?再加上能量密度低(WH/kg),所以算單位能量(RMB/WH)的價(jià)格時,只會更缺乏競爭力。(你們天天嫌電動車貴)說來說去,其實(shí)人家也有優(yōu)點(diǎn),材料穩(wěn)定,安全,大倍率功率性能良好,因此對于“快充”“功率型”用途,一定是比較適合的,這一點(diǎn)沒有問題,人家沒撒謊。
但是,這種功率型用途是靠犧牲能量密度得來的,以前裝100kg電池,現(xiàn)在如果還想跑那么遠(yuǎn),就要裝200kg……所以相應(yīng)的也就做了一些調(diào)整,比如就少裝電池,然后跑一趟充一次,每次都快充。其實(shí)我覺得,這也算是一種成功的運(yùn)行模式。只不過真的得把單位能量(RMB/WH)的價(jià)格這筆賬算清楚,畢竟受認(rèn)可的產(chǎn)品,成本一定得有點(diǎn)競爭力,而在這點(diǎn)上鈦酸鋰好像不太樂觀。
另外一個快充,電流大,略危險(xiǎn),能量損失率高,算了……我覺得我像是一個快充黑,總之快充有優(yōu)點(diǎn),也有不足,客觀看待吧!