鈦酸鋰電池負極的SCiB充電技術能5分鐘充滿90%是真的嗎?
鈦酸鋰電池是屬于鋰離子電池的范疇,只是負極材料使用了鈦酸鋰(Li4Ti5O12,Lithiumtitanateoxide,LTO),這類材料的一個特點就是結構穩定性很好,可以適用于長壽命、快充電池技術等領域。據相關報道鈦酸鋰電池負極使用的SCiB充電技術(超級充電離子電池SuperChargeionBattery,SCiB)能5分鐘充滿90%的電量,具體情況是怎么樣的呢?
鈦酸鋰電池和鋰離子電池負極中常用的石墨材料相比,電位比較高,達到1.5V(vs.Li/Li+),安全性相對較好,但是也造成了鈦酸鋰在全電池的電壓相對偏低,只有2.3-2.5V左右,但是其也有其優勢:
1.高全性高。內部短路時產熱較小
2.低溫性能好。可以在-30攝氏度使用
3.快充能力強。最快甚至可以6分鐘充電,相當于10C的充電倍率
4.壽命長。循環壽命超過上萬次
5.功率輸出高。瞬時大電流輸出能力強,功率密度可和電容器相媲美
6.有效SOC窗口寬。LTO在電壓曲線十分平坦,在整個SOC范圍內占據了85%以上
鈦酸鋰電池采用的SCiB技術經過檢測:
單體功率型電池2.9Ah、10Ah和能量型電池20Ah、23Ah。其中,2.9Ah電池在35攝氏度下,SOC范圍20-80%的條件下,10C充電/10C放電的循環壽命高達40000次以上,10Ah電池在5C充電/5C放電條件下,循環20000次以后容量保持率還在90%以上(圖4),20Ah電池在3C的充放電電流下,循環壽命可以保持在15000以上(容量保持率80%。
電池優異的低溫性能:在零下20攝氏度可以用1C的電流正常充放電,并且沒有明顯的容量衰減。
針刺的實驗條件為:電池充滿電,室溫24攝氏度,鋼針直徑5mm,針刺速度10mm/s,完全刺穿電池后鋼針在電池內停留30min。實驗結果:電池被刺穿、不冒煙、不起火、不爆炸。
擠壓的實驗條件為:電池充滿電,室溫23攝氏度,擠壓頭直徑15.8mm,擠壓速度2.3mm/s,擠壓變形量50%,擠壓頭在電池50%變形量的地方維持30min。實驗結果:電池形變50%、不冒煙、不起火、不爆炸。
過充的實驗條件為:電池充滿電,室溫22攝氏度,充電電流3A,充電時間90min。實驗結果:電池鼓脹、不冒煙、不起火、不爆炸。
雖然鈦酸鋰電池SCiB單體電池采用的材料,池電壓只有2.4V左右,這要比采用三元材料的鋰離子電池電壓3.7V低了將近1.3V。但是SCiB的功率特性非常出色,其功率型電池的功率密度輸出能力將近4909W/L,甚至達到了6664W/L;功率密度輸入能力達到了5500W/L左右。但是SCiB電池的能量特性則比較差,無論是功率型還是能量型電池,均遠低于采用三元材料的鋰離子電池的能量特性。
從上面的數據可以看到,采用了鈦酸鋰負極的鋰離子電池其優點和缺點都十分明顯:功率特性、循環壽命、快充性能、安全性都十分突出;但是其能量特性顯然是其不可回避的短板。基于鈦酸鋰負極的鋰離子電池,既不會像有些媒體那樣大肆宣傳的無所不能、也不會一點用武之地也沒有。切入特定的細分領域、充分發揮其特點、規避其缺點、揚長避短是采用鈦酸鋰材料的鋰離子電池的發展之路。