钛酸锂负极材料及应用进展

四川省广元市剑阁县电话：[phone]传真：[phone]钛酸锂负极材料及应用进展Application  of Li4Ti5O12(LTO)2014.03 ShenzhenXingnengNewMaterialsCo.Ltd.,(四川兴能)ChengduInstituteofOrganicChemistry,CAS范未峰FanWeifeng四川省广元市剑阁县电话：[phone]传真：[phone]Li4Ti5O12(尖晶石)Li7Ti5O12（岩盐）3Li++3e-175mAh/g1.55V(Vs.Li)离子电导：10-6cm2/S(中子法)或10-8cm2/S(电化法)电子电导：10-13S/cm(Li4Ti5O12，绝缘体）10-1S/cm(Li7Ti5O12，类金属导体）关于钛酸锂About LTO四川省广元市剑阁县电话：[phone]传真：0839-6666202040801201602002402803201.01.21.41.61.82.02.2Capacity(mAh/g)Voltage(V)12346785钛酸锂的充放电过程四川省广元市剑阁县电话：[phone]传真：[phone]VLNMO(Spinel)3.1VLTO(Spinel)各种钛酸锂电池四川省广元市剑阁县电话：[phone]传真：[phone]钛酸锂的历史History of  LTO材料合成，Desckanvers、Johnston1971~19761989~1995电化性能,Colbow、Ferg和Ohzuku2003~2009性能提升，Ishihara、Altairnano实用研究，Toshiba、EnerDel2007~至今国内钛酸锂材料生产商开始出现……高温产气、能量密度低、价格高、单体电压低……钛酸锂电池和电动车开始出现……四川省广元市剑阁县电话：[phone]传真：[phone]几种负极材料比较碳材料钛酸锂硅/锡/碳其它负极比容量(mAh/g)≥350电压(V)循环次数(Cycle)≥165400~4000~0.1~1.55~0.2V≤3000≤500≥30000其它负极材料本身都处于不成熟的状态四川省广元市剑阁县电话：[phone]传真：[phone]六边形还是八边形？搁置Store安全Safe循环Cycle倍率Rate温度Temperature能量密度Energydensity成本Cost安全Safe循环Cycle倍率Rate成本Cost温度Temperature能量密度Energydensity功率密度Powerdensity钛酸锂究竟有没有前途？WhatisthefutureofLTO?四川省广元市剑阁县电话：[phone]传真：[phone]搁置Store安全Safe循环Cycle倍率Rate成本Cost温度Temperature能量密度Energydensity功率密度Powerdensity钛酸锂LTO——硅材料Si——碳材料C——各种负极材料的综合考量WhatisthefutureofLTO?四川省广元市剑阁县电话：[phone]传真：[phone]中国有句古话——鱼和熊掌不可兼得！四川省广元市剑阁县电话：[phone]传真：[phone]总有更重要的目标四川省广元市剑阁县电话：[phone]传真：[phone]关于Li4Ti5O12的优点(5)低成本零应变材料(0.3%)，寿命极长（≥三万次）；不形成传统意义上的SEI膜；插锂电位高（1.55V）不生成锂技晶；十倍于锂离子扩散系数；充电态和放电态下都具有极高热稳定性；-40~60℃可充可放（≥60%）；(1)高安全(2)长寿命(3)可快充(4)全天候尖晶石型结构；可用铝箔作集电极，生产成品率高。四川省广元市剑阁县电话：[phone]传真：[phone]负极材料对电池寿命的影响100%80%70%容量保持率（%）1000300060001500030000循环次数LTOGraphiteSi/Sn/C90%石墨负极是影响现有锂离子电池寿命的“最短板”四川省广元市剑阁县电话：[phone]传真：[phone]除了钛酸锂，谁能实现上万次的使用寿命？关于Li4Ti5O12的缺点四川省广元市剑阁县电话：[phone]传真：[phone]简明锂离子电池的充放电过程原理电池品质的保证——正负极材料的性能足够优异锂离子在循环过程中不能无休止地发生损耗四川省广元市剑阁县电话：[phone]传真：[phone]充电前充电后结构逐渐粉化SEI膜不断修补快速充电（6分钟）石墨负极的固有缺陷四川省广元市剑阁县电话：[phone]传真：[phone]传统锂离子电池在144km/h时速下撞击四川省广元市剑阁县电话：[phone]传真：[phone]金属锂：0V碳负极：0.1V钛酸锂1.55V常规的碳负极与金属锂的析出电位相接近，故锂离子在碳负极上插入时也容易以金属锂的形态析出，即易产生锂枝晶。钛酸锂在1.55V电位下即可拦截锂离子（接受锂离子的插入），远远高于金属锂的析出电位，故不可能产生锂枝晶。钛酸锂高安全性的内在原因四川省广元市剑阁县电话：[phone]传真：[phone]钛酸锂电池常规锂离子电池钛酸锂高安全性的实验展示四川省广元市剑阁县电话：[phone]传真：[phone]拿不安全的电池用到公共领域就是谋财害命！关于Li4Ti5O12的缺点除了钛酸锂，谁能解决安全问题？四川省广元市剑阁县电话：[phone]传真：[phone]负极对电池能量密度的影响Cathode：180mAh/gVoltage：3.7V四川省广元市剑阁县电话：[phone]传真：[phone]V(LTO/LNMO)2.2V(LTO/NMC)正极对钛酸锂电池能量密度的影响四川省广元市剑阁县电话：[phone]传真：[phone]不可循环能量密度高循环500次能量密度低35Wh/kg铅酸电池锂离子电池循环上万次能量密度中200Wh/kg四川省广元市剑阁县电话：[phone]传真：[phone]钛酸锂与锂电产业一样前途光明结论——四川省广元市剑阁县电话：[phone]传真：[phone]梯度改性技术：抑制产气效果佳兴能钛酸锂产品优势液相合成技术：产品电化学指标优异全自动生产线：生产批次稳定水含量(ppm)PH值纯度克容量（mAh/g）振实密度（g/cm3）BET(m2/g)≥160@0.5C;≥150@3C;≥140@10C≥1.0≥99%≤6≤11≤800D50(m)~1四川省广元市剑阁县电话：[phone]传真：[phone]纯度高，杂质TiO2≤1%四川省广元市剑阁县电话：[phone]传真：[phone].10.20.30.40.5-10010203040506070meansize=235nmvariance=0.062FitofFreq.(%)Size(um)FittingtheSizeofparticles粉碎前粉碎后颗粒均匀，亚微米级产品四川省广元市剑阁县电话：[phone]传真：[phone]其它LTO兴能LTO独特梯度改性技术，性能大不同1nm包覆层四川省广元市剑阁县电话：[phone]传真：[phone]快充快放快充快放(0.5~50C)下性能优异四川省广元市剑阁县电话：[phone]传真：[phone].52.02.53.03.54.04.55.05.5-0.0006-0.0004-0.00020.00000.00020.00040.0006AM:SuperP:PVdF=8:1:1Thickness:200um2032coincellCurrentCollector:AlCurrent(A)Potential(V)LTO---deepcharge0.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0-0.0003-0.0002-0.00010.00000.00010.00020.0003AM:SuperP:PVdF=8:1:1Thickness:200um2032coincellCurrentCollector:CuCurrent(A)Potential(V)LTO---deepdischarge过充过放(0~5V)下稳定性好过充过放四川省广元市剑阁县电话：[phone]传真：[phone].20.40.60.81.01.2-0.00010-0.000050.000000.000050.00010Current(A)Potential(V)LTO---deepdischarge0-1.2VSEIPEAKOFSUPERPREVERSIBLECAPACITYOFSUPERPSuperP形成SEI膜消耗SuperP的可逆容量过放(0~1.2V)条件下的稳定性四川省广元市剑阁县电话：[phone]传真：[phone]AH“LTO/NCM”软包装电池的电化学性能测试展示四川省广元市剑阁县电话：[phone]传真：[phone]变温阻抗测试，内阻远低于采用石墨负极的电池四川省广元市剑阁县电话：[phone]传真：0839-6666202051015201.41.61.82.02.22.42.62.810A12A15A17A20A5AVoltage(V)Capacity(Ah)V20AH电池的过电压仅16.3mV四川省广元市剑阁县电话：[phone]传真：[phone]℃~55℃下均可快充快放四川省广元市剑阁县电话：[phone]传真：[phone]脉冲功率测试:1600W/Kg四川省广元市剑阁县电话：[phone]传真：[phone]倍率放电测试:80.6%@12min四川省广元市剑阁县电话：[phone]传真：[phone]倍率充电测试:82.9%@4min四川省广元市剑阁县电话：[phone]传真：[phone]寿命测试（5C/5C@100%DOD）——8000次后未衰减四川省广元市剑阁县电话：[phone]传真：[phone]四川兴能新材料有限公司业务：正负极材料四川剑兴锂电池有限公司业务：锰泰龙锂离子电池成都兴能新材料有限公司业务：产品销售甘孜州泸兴锂业有限公司业务：基础锂盐生产雅江县斯诺威矿业有限公司业务：锂矿石开采、精选兴能——全产业链的锂电企业四川省广元市剑阁县电话：[phone]传真：[phone]镍锰酸锂LNMO(正极材料)钛酸锂LTO(负极材料)四川兴能的主要业务产品四川省广元市剑阁县电话：[phone]传真：[phone]新“锂想”之要义——材料革命四川省广元市剑阁县电话：[phone]传真：[phone]报告中的部分数据出自中科院物理研究所和一些合作客户，在此一并表示致谢！四川省广元市剑阁县电话：[phone]传真：[phone]兴能欢迎你