钛酸锂材料的结构特点

钛酸锂负极材料(钛酸锂的缺点)

钛酸锂材料的结构特点

Li4Ti5012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。

钛酸锂负极材料

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。

钛酸锂的缺点

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。