鈦酸鋰&鈦酸鹽材料應用的結構特點.docx

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1、目錄鈦酸的應用解析1鈦酸鋰1鈦酸鋰材料的結構特點1鈦酸鋰的缺點2鈦酸鋇3討論5鈦酸的應用解析鈦酸鋰鈦酸鋰材料的結構特點　　Li4Ti5012??鈦酸鋰的尖晶石型結構是一種由金屬鋰和低電位過渡金屬鈦的復合氧化物，屬于AB2X4系列，它可以被描述成尖晶石固溶體?！　∑淇臻g點群為Fd3m空間群，晶胞參數(shù)a為0.836nm，為不導電的白色晶體，在空氣中可以穩(wěn)定存在。結構類似于反尖晶石:在一個晶胞中，32個氧負離子O2.按立方密堆積排列，占總數(shù)3/4的鋰離子Li+被四個氧離子緊鄰作正四面體配體嵌入空隙，其余的鋰離子和所有鈦離子Ti4+(原子

2、數(shù)目1:5)被六個氧離子緊鄰作正八面體配體嵌入空隙，因此其結構可以表示為Li[Li1/3Ti5/3]O4，Li4Ti5012穩(wěn)定致密的結構可以為有限的鋰離子提供進出的通道。Li4Ti5012固有的電子電導率為10-9S/CM　　Li4Ti5O12最大的特點就是其“零應變性”。所謂“零應變性”是指其晶體在嵌入或脫出鋰離子時晶格常數(shù)和體積變化都很小，小于1%。在充放電循環(huán)中，這種“零應變性”能夠避免由于電極材料的來回伸縮而導致結構的破壞，從而提高電極的循環(huán)性能和使用壽命，減少循環(huán)帶來的比容量衰減，具有非常好的耐過充、過放特征。鈦酸鋰負

3、極材料　　鈦酸鋰材料理論比容量為175mAhg-1，實際比容量大于160mAhg-1。鈦酸鋰材料有獨特的優(yōu)勢如：　　1具有循環(huán)壽命長，高穩(wěn)定性能；　　2.放電平臺可達1.55V，且平臺非常平坦；　　3Li4Ti5O12是一種“零應變材料”，鋰離子具有很好的遷移性?！　?.這種零應變性使其在鋰電池負極材料中倍受關注。　　鈦酸鋰產(chǎn)品的技術指標:　　項目　　單位　　測量值　　檢查械器型式　　D10　0.63μm　　MalvernInstrumentsLtd　　MASTERSIZER2000　　D501.44μm　　D902.43μm　　

4、振實密度　　1.68g/ml　　QuantachromeUPYC1000　　首次容量　　166.34mAh/g　　半電池測試柜　　首次效率98%　　　　鈦酸鋰材料的優(yōu)點　　1、它為零應變材料，循環(huán)性能好;　　2、放電電壓平穩(wěn)，而且電解液不致發(fā)生分解，提高鋰電池安全性能;　　3、與炭負極材料相比，鈦酸鋰具有高的鋰離子擴散系數(shù)(為2*10-8cm2/s)，可高倍率充放電等?！　?、鈦酸鋰的電勢比純金屬鋰的高，不易產(chǎn)生鋰晶枝，為保障鋰電池的安全提供了基礎。鈦酸鋰的缺點　　1，比容量比其他的金屬基材料低很多。理論容量174mAh/g.　　

5、2、導電性差，大電流放電極化比較嚴重，因而高倍率下性能不佳?！　?、作為電池材料其振實密度比較低，單位體積的容量較小。鈦酸鋇美國得克薩斯州奧斯汀市的EEStor公司擁有一項技術，能取代電化學電池，用于混合動力和電動汽車、電動工具、便攜式電子用品以及可再生能源系統(tǒng)等方面。專利文件聲稱，該公司的能量存儲技術具有非爆炸性、無腐蝕性、無危險性，而且比其所驅動的任何產(chǎn)品的壽命還要長。他們的電能存儲裝置能夠快速吸收能量，一輛含17千瓦小時系統(tǒng)的電動汽車能夠在幾分鐘內(nèi)充電完畢。它能夠容納與其重量相同的石墨電池10倍的能量，如果批量生產(chǎn)，成本僅是

6、其一半。其能量密度比鋰離子電池要高一倍多，而成本只是其1/8?！　蚀_地說，EEStor公司的技術并不是一般的電池技術，其實是帶鈦酸鋇電介質(zhì)的陶瓷超級電容器技術。超級電容器將電荷作為能量存儲，能夠很快釋放和吸收能量。公司技術人員在設計時，結合了電池的超級存儲能力以及超級電容器較高的功率以及放電特性。在寒冷的冬天和炎熱的夏天，它都能夠循環(huán)使用，充電和放電上百萬次，超過任何電器產(chǎn)品的使用壽命，而且它不含有任何有毒化學品，所以也很環(huán)保?！　〔贿^也有許多專家對EEStor公司的技術是否能夠成為現(xiàn)實持懷疑態(tài)度。前福特公司工程師、超級電容器專

7、家約翰·米勒最近在文章中寫到，在過去的兩個世紀內(nèi)，電池一直是能量存儲的首選，而超級電容器一直試圖在更廣闊的領域挑戰(zhàn)電池的地位。超級電容器固有的快速能量釋放能力使之已經(jīng)成為了混合動力汽車電池和氫動力汽車燃料電池的補充，尤其是在起步和加速時。但超級電容器要完全取代電池的位置，還有許多問題有待解決，比如超級電容器一直沒有解決其能量存儲量比電池小的問題，鋰離子電池能夠比目前最先進的體積同樣大小的超級電容器存儲25倍以上的能量。　　麻省理工大學的研究人員宣布他們使用碳納米管結構能夠克服超級電容器的能量存儲極限，找到了使超級電容器的能量存儲能

8、力提高100倍的方法。但加州大學的超級電容器專家安德魯·伯克認為，已經(jīng)有許多人聲稱他們找到了解決問題的辦法，但從來沒有人能夠提供令人信服的數(shù)據(jù)，技術也難于在脫離實驗室的環(huán)境中實現(xiàn)，即使能夠實現(xiàn)，制造成本也是難以克服的障礙。他認為麻省理工大學也是如此