Care este stadiul de dezvoltare a tehnologiei bateriilor litiu-ion cu oxid de titan atât pe plan intern, cât și internațional?

De la industrializarea bateriilor litiu-ion în 1991, grafitul a fost materialul electrod negativ dominant pentru baterii.Titanatul de litiu, ca un nou tip de material pentru electrozi negativi pentru bateriile cu ioni de litiu, a primit atenție la sfârșitul anilor 1990 datorită performanței sale excelente.De exemplu, materialele cu titanat de litiu pot menține un grad ridicat de stabilitate în structura lor cristalină în timpul introducerii și îndepărtarii ionilor de litiu, cu modificări minime ale constantelor rețelei (modificarea volumului).
Acest material de electrod cu „deformare zero” prelungește foarte mult durata de viață a bateriilor cu titanat de litiu.Titanatul de litiu are un canal de difuzie tridimensional unic de ioni de litiu cu o structură spinel, care are avantaje precum caracteristici excelente de putere și performanță excelentă la temperaturi ridicate și scăzute.În comparație cu materialele cu electrozi cu carbon negativ, titanatul de litiu are un potențial mai mare (1,55 V mai mare decât litiul metalic), ceea ce duce la creșterea stratului solid-lichid de obicei pe suprafața electrolitului, iar electrodul carbon negativ nu se formează pe suprafața titanatului de litiu. .
Mai important, este dificil ca dendritele de litiu să se formeze pe suprafața titanatului de litiu în intervalul de tensiune de utilizare normală a bateriei.Acest lucru elimină în mare măsură posibilitatea scurtcircuitelor formate de dendrite de litiu în interiorul bateriei.Deci, siguranța bateriilor litiu-ion cu titanat de litiu ca electrod negativ este în prezent cea mai mare dintre toate tipurile de baterii litiu-ion pe care le-a văzut autorul.
Majoritatea persoanelor din industrie au auzit că durata ciclului de viață a bateriei cu litiu a titanatului de litiu, care înlocuiește grafitul ca material al electrodului negativ, poate ajunge de zeci de mii de ori, mult mai mare decât bateriile tradiționale litiu-ion și va muri după doar câteva mii de cicluri. .
Datorită faptului că majoritatea profesioniștilor profesioniști ai bateriilor litiu-ion nu au început niciodată să producă produse cu baterii cu titanat de litiu sau le-au făcut doar de câteva ori și au ajuns în grabă când au întâmpinat dificultăți.Așa că nu s-au putut calma și să se gândească cu atenție de ce bateriile tradiționale litiu-ion cele mai perfect realizate pot duce doar la o durată de viață de 1000-2000 de cicluri de încărcare și descărcare?
Baterie.jpg
Motivul fundamental pentru ciclul scurt de viață al bateriilor tradiționale litiu-ion se datorează uneia dintre componentele sale de bază – povara jenantă a electrodului negativ din grafit?Odată ce electrodul negativ din grafit este înlocuit cu un electrod negativ de titanat de litiu de tip spinel, sistemul chimic al bateriei litiu-ion, practic identic, poate fi ciclat de zeci de mii sau chiar de sute de mii de ori.
În plus, când mulți oameni vorbesc despre densitatea scăzută de energie a bateriilor cu titanat de litiu, ei trec cu vederea un fapt simplu, dar important: ciclul de viață ultra lung, siguranță extraordinară, caracteristici excelente de putere și economie bună a bateriilor cu titanat de litiu.Aceste caracteristici vor fi o piatră de temelie importantă pentru industria emergentă de stocare a energiei pe scară largă cu litiu-ion.
În ultimul deceniu, cercetările privind tehnologia bateriilor cu titanat de litiu au crescut atât pe plan intern, cât și internațional.Lanțul său industrial poate fi împărțit în pregătirea materialelor cu titanat de litiu, producția de baterii cu titanat de litiu, integrarea sistemelor de baterii cu titanat de litiu și aplicațiile acestora pe piețele de vehicule electrice și de stocare a energiei.
1. Material de titanat de litiu
Pe plan internațional, există companii lider în cercetarea și industrializarea materialelor cu titanat de litiu, cum ar fi Oti Nanotechnology din Statele Unite ale Americii, Ishihara Industries din Japonia și Johnson&Johnson din Regatul Unit.Printre acestea, materialul de titanat de litiu produs de titanul american are performanțe excelente în ceea ce privește viteza, siguranța, durata de viață lungă și temperaturile ridicate și scăzute.Cu toate acestea, din cauza metodelor de producție excesiv de lungi și precise, costul de producție este relativ ridicat, ceea ce face dificilă comercializarea și promovarea.