Depuis l’industrialisation des batteries lithium-ion en 1991, le graphite est le matériau dominant des électrodes négatives des batteries.Le titanate de lithium, en tant que nouveau type de matériau d'électrode négative pour les batteries lithium-ion, a retenu l'attention à la fin des années 1990 en raison de ses excellentes performances.Par exemple, les matériaux à base de titanate de lithium peuvent maintenir un degré élevé de stabilité dans leur structure cristalline pendant l'insertion et l'élimination des ions lithium, avec des changements minimes dans les constantes de réseau (changement de volume
Ce matériau d’électrode « sans contrainte » prolonge considérablement la durée de vie des batteries au titanate de lithium.Le titanate de lithium possède un canal de diffusion d'ions lithium tridimensionnel unique avec une structure spinelle, qui présente des avantages tels que d'excellentes caractéristiques de puissance et d'excellentes performances à haute et basse température.Comparé aux matériaux d'électrode négative en carbone, le titanate de lithium a un potentiel plus élevé (1,55 V plus élevé que le lithium métallique), ce qui fait que la couche solide-liquide habituellement développée à la surface de l'électrolyte et l'électrode négative en carbone ne se forment pas à la surface du titanate de lithium. .
Plus important encore, il est difficile pour les dendrites de lithium de se former à la surface du titanate de lithium dans la plage de tension d’utilisation normale de la batterie.Cela élimine en grande partie la possibilité de courts-circuits formés par les dendrites de lithium à l'intérieur de la batterie.Ainsi, la sécurité des batteries lithium-ion avec du titanate de lithium comme électrode négative est actuellement la plus élevée parmi tous les types de batteries lithium-ion que l'auteur ait vues.
La plupart des initiés de l'industrie ont entendu dire que la durée de vie des batteries au lithium, le titanate de lithium remplaçant le graphite en tant que matériau d'électrode négative, peut atteindre des dizaines de milliers de fois, bien plus que les batteries lithium-ion traditionnelles courantes, et qu'elles mourront après seulement quelques milliers de cycles. .
En raison du fait que la plupart des professionnels des batteries lithium-ion n'ont jamais vraiment commencé à fabriquer des produits de batteries au titanate de lithium, ou ne les ont fabriqués que quelques fois et se sont retrouvés à la hâte lorsqu'ils ont rencontré des difficultés.Ils n'ont donc pas pu se calmer et réfléchir attentivement à la raison pour laquelle les batteries lithium-ion traditionnelles les plus parfaitement fabriquées ne peuvent avoir une durée de vie que de 1 000 à 2 000 cycles de charge et de décharge ?
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La raison fondamentale de la courte durée de vie des batteries lithium-ion traditionnelles est-elle due à l’un de ses composants de base – le fardeau embarrassant de l’électrode négative en graphite ?Une fois l'électrode négative en graphite remplacée par une électrode négative en titanate de lithium de type spinelle, le système chimique de la batterie lithium-ion fondamentalement identique peut être cyclé des dizaines de milliers, voire des centaines de milliers de fois.
De plus, lorsque de nombreuses personnes parlent de la faible densité énergétique des batteries au titanate de lithium, elles négligent un fait simple mais important : la durée de vie ultra longue, la sécurité extraordinaire, les excellentes caractéristiques de puissance et la bonne économie des batteries au titanate de lithium.Ces caractéristiques constitueront une pierre angulaire importante pour l’industrie émergente du stockage d’énergie lithium-ion à grande échelle.
Au cours de la dernière décennie, la recherche sur la technologie des batteries au titanate de lithium a connu un essor tant au niveau national qu'international.Sa chaîne industrielle peut être divisée en la préparation de matériaux au titanate de lithium, la production de batteries au titanate de lithium, l'intégration de systèmes de batteries au titanate de lithium et leurs applications sur les marchés des véhicules électriques et du stockage d'énergie.
1. Matériau titanate de lithium
À l’échelle internationale, il existe des entreprises leaders dans la recherche et l’industrialisation des matériaux à base de titanate de lithium, telles que Oti Nanotechnology aux États-Unis, Ishihara Industries au Japon et Johnson&Johnson au Royaume-Uni.Parmi eux, le matériau titanate de lithium produit par American Titanium présente d'excellentes performances en termes de débit, de sécurité, de longue durée de vie et de températures élevées et basses.Cependant, en raison des méthodes de production trop longues et précises, le coût de production est relativement élevé, ce qui rend difficile la commercialisation et la promotion.
Heure de publication : 14 mars 2024