钛酸锂或钛酸锂 (LTO) 电池是使用钛酸锂作为负极材料的可充电电池。
这些电池属于钛酸锂分类。它们的化学反应基于锂离子在阴极和阳极之间的交换。
锂离子电池基于锂离子在阴极和阳极之间的交换。
资料来源：改编自“ 3-D Micro and Nano Technologies for Improvements in Electrochemical Power Devices” 。”
然而，钛酸锂与其他锂离子电池之间存在一个关键区别： 阳极。
与其他锂离子电池（LFP、NMC、LCO、LMO 和 NCA 电池）不同，LTO 电池不使用石墨作为阳极。
相反，它们的阳极是由钛酸锂纳米晶体制成的。
这种独特的特性显着影响了这种电池的特性。
但为什么？这个阳极有什么特别之处？
正极材料如何影响电池的性能
在锂离子电池中，离子从一个电极移动到另一个电极。
这些离子移动的方向取决于您是在为电池充电还是放电。在充电过程中，锂离子从阴极移动到阳极。
锂离子可以进出阳极结构。发生这种情况的速度/速率取决于 阳极“容纳”这些锂离子的能力。 在化学中，这种“住宿”的术语是 插层。
钛酸锂作为正极材料
插层
石墨是大多数锂离子电池的主要阳极材料。这是由于其低成本、可用性和方便的电化学特性。
但其 嵌锂 能力较差。
现在，猜猜哪种材料最适合嵌锂？没错，就是钛酸锂。
这两种阳极材料的结构差异会影响它们嵌入锂离子的能力。石墨具有2D结构，而钛酸锂(Li 4 Ti 5 O 12 )呈现3D尖晶石结构，有利于锂的嵌入。
资料来源：改编自“用于电动汽车的锂离子电池”
石墨作为阳极材料的另一个问题是其在充电/放电循环期间的体积变化。随着时间的推移，这种膨胀/收缩会不可逆转地 损坏电池 的结构，从而限制其使用寿命。
相反，锂离子在充放电过程中进出负极结构对钛酸锂结构几乎没有影响。
因此，LTO 阳极在循环过程中几乎不会发生任何体积变化，从而最大限度地减少可能的 结构退化，提高电池性能，并最终延长电池寿命。
降解率低
LTO 阳极的结构有利于锂离子进出，让电子更快地进出阳极。
这使得 LTO 电池的快速充电/放电（更高电流）比石墨作为阳极更安全，因为锂枝晶不太可能形成，避免了退化和可能的短路。
此外，阳极的特性最大限度地降低了 SEI 膜形成和锂电镀的风险 ——这有助于避免容量损失。
最后，LTO 电池在低温下充电良好，在高温下保持热稳定性。
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本文由
日本NEC锂电池中国营销中心于2023-06-03 09:45:28 整理发布。
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