钛酸锂

文名称:钛酸锂

英文名称:Lithium titanate

英文别名:Lithiumtitanatewhitepowder; dilithium; oxygen(-2) anion; titanium(+4) cation; tetralithium tetraoxidotitanium^[1]

CAS:12031-82-2

EINECS:234-759-6

分子式:Li4Ti5O12

分子量:459.1448

新型钛酸锂为“零张力”材料，使电池寿命大大延长，充放电循环可达数千次以上。新研发的钛酸锂负极材料与锰酸锂正极材料的新型电池组已应用于风光互补的环保绿色照明系统之上。“传统的太阳能路灯用于储电的锂电池每两年就要更换一次，而用新型材料制成的锂电池使用寿命可达15年。”新型钛酸锂电极材料还可用于制造大型储能、动力锂电池，新型锂电池冲放次数远远高于传统锂电池。电动汽车也正是由于蓄电池存在问题而难以得到推广，比如普通的电动汽车可能使用两年后便需要换电池，而使用新型锂电池则可以使用至少10年以上，使电动汽车成本大大降低。

Li4Ti5012

  钛酸锂的尖晶石型结构

是一种由金属锂和低电位过渡金属钛的复合氧化物，属于AB2X4系列，它可以被描述成尖晶石固溶体。

其空间点群为Fd3m空间群，晶胞参数a为0.836nm，为不导电的白色晶体，在空气中可以稳定存在。结构类似于反尖晶石:在一个晶胞中，32个氧负离子O2.按立方密堆积排列，占总数3/4的锂离子Li+被四个氧离子紧邻作正四面体配体嵌入空隙，其余的锂离子和所有钛离子Ti4+(原子数目1:5)被六个氧离子紧邻作正八面体配体嵌入空隙，因此其结构可以表示为Li[Li1/3Ti5/3]O4，Li4Ti5012稳定致密的结构可以为有限的锂离子提供进出的通道。Li4Ti5012固有的电子电导率为10-9S/CM

Li4Ti5O12最大的特点就是其“零应变性”。所谓“零应变性”是指其晶体在嵌入或脱出锂离子时晶格常数和体积变化都很小，小于1%。在充放电循环中，这种“零应变性”能够避免由于电极材料的来回伸缩而导致结构的破坏，从而提高电极的循环性能和使用寿命，减少循环带来的比容量衰减，具有非常好的耐过充、过放特征。

钛酸锂材料理论比容量为175 mAh g-1，实际比容量大于160mAh g-1。钛酸锂材料有独特的优势如：

1 具有循环寿命长，高稳定性能；

2. 放电平台可达1.55V，且平台非常平坦；

3 Li4Ti5O12 是一种“零应变材料”，锂离子具有很好的迁移性。

4. 这种零应变性使其在锂电池负极材料中倍受关注。

钛酸锂产品的技术指标:

项目

单位

测量值

检查械器型式

D10

μm

0.63

Malvern Instruments Ltd

MASTERSIZER2000

D50

μm

1.44

D90

μm

2.43

振实密度

g/ml

1.68

Quantachrome UPYC1000

首次容量

mAh/g

166.34

半电池测试柜

首次效率

%

98

钛酸锂材料的优点

1、它为零应变材料，循环性能好;

2、放电电压平稳，而且电解液不致发生分解，提高锂电池安全性能;

3、与炭负极材料相比，钛酸锂具有高的锂离子扩散系数(为2 *10-8cm2/s)，可高倍率充放电等。

4、钛酸锂的电势比纯金属锂的高，不易产生锂晶枝，为保障锂电池的安全提供了基础。

1，比容量比其他的金属基材料低很多。理论容量174mAh/g.

2、导电性差，大电流放电极化比较严重，因而高倍率下性能不佳。

3、作为电池材料其振实密度比较低，单位体积的容量较小。