钛酸锂&钛酸盐材料应用的结构特点.docx

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1、目录钛酸的应用解析1钛酸锂1钛酸锂材料的结构特点1钛酸锂的缺点2钛酸钡3讨论5钛酸的应用解析钛酸锂钛酸锂材料的结构特点　　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

2、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

3、极材料　　钛酸锂材料理论比容量为175mAhg-1，实际比容量大于160mAhg-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；　　3Li4Ti5O12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　0.63μm　　MalvernInstrumentsLtd　　MASTERSIZER2000　　D501.44μm　　D902.43μm　　

4、振实密度　　1.68g/ml　　QuantachromeUPYC1000　　首次容量　　166.34mAh/g　　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.　　

5、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。钛酸钡美国得克萨斯州奥斯汀市的EEStor公司拥有一项技术，能取代电化学电池，用于混合动力和电动汽车、电动工具、便携式电子用品以及可再生能源系统等方面。专利文件声称，该公司的能量存储技术具有非爆炸性、无腐蚀性、无危险性，而且比其所驱动的任何产品的寿命还要长。他们的电能存储装置能够快速吸收能量，一辆含17千瓦小时系统的电动汽车能够在几分钟内充电完毕。它能够容纳与其重量相同的石墨电池10倍的能量，如果批量生产，成本仅是

6、其一半。其能量密度比锂离子电池要高一倍多，而成本只是其1/8。　　准确地说，EEStor公司的技术并不是一般的电池技术，其实是带钛酸钡电介质的陶瓷超级电容器技术。超级电容器将电荷作为能量存储，能够很快释放和吸收能量。公司技术人员在设计时，结合了电池的超级存储能力以及超级电容器较高的功率以及放电特性。在寒冷的冬天和炎热的夏天，它都能够循环使用，充电和放电上百万次，超过任何电器产品的使用寿命，而且它不含有任何有毒化学品，所以也很环保。　　不过也有许多专家对EEStor公司的技术是否能够成为现实持怀疑态度。前福特公司工程师、超级电容器专

7、家约翰·米勒最近在文章中写到，在过去的两个世纪内，电池一直是能量存储的首选，而超级电容器一直试图在更广阔的领域挑战电池的地位。超级电容器固有的快速能量释放能力使之已经成为了混合动力汽车电池和氢动力汽车燃料电池的补充，尤其是在起步和加速时。但超级电容器要完全取代电池的位置，还有许多问题有待解决，比如超级电容器一直没有解决其能量存储量比电池小的问题，锂离子电池能够比目前最先进的体积同样大小的超级电容器存储25倍以上的能量。　　麻省理工大学的研究人员宣布他们使用碳纳米管结构能够克服超级电容器的能量存储极限，找到了使超级电容器的能量存储能

8、力提高100倍的方法。但加州大学的超级电容器专家安德鲁·伯克认为，已经有许多人声称他们找到了解决问题的办法，但从来没有人能够提供令人信服的数据，技术也难于在脱离实验室的环境中实现，即使能够实现，制造成本也是难以克服的障碍。他认为麻省理工大学也是如此