银泰铅酸蓄电池GFM-400 2V400AH代理商、报价

　　
1 钛酸锂电池的基本结构
　　
钛酸锂电池由正、负极板(正极活性物质为三元锂,负极为钛酸锂)、隔膜、电解质、极耳、不锈钢(铝合金)外壳等组成。正负极板是电化学反应的区域,隔膜、电解质提供Li+的传输通道,极耳起到引导电流的作用。

三元锂正极和钛酸锂负极与导电剂、粘结剂以一定的比例混合,涂覆在铝箔上构成,正负极之间用聚乙烯隔膜(或者是聚丙烯和聚乙烯复合隔膜)隔开,防止电池短路。隔膜是一种多孔结构的薄膜,充放电过程中Li+可以通过其孔隙,而电子e-不能通过。电池的电解液是六氟磷酸锂有机溶液。
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钛酸锂材料具有三维扩散通道，在Li+脱嵌过程中，其晶格体积基本不发生形变，其结构为Li+提供了足够畅通和快速的迁移，钛酸锂材料具有三维扩散通道，不存在因形变带来的应力应变和结构塌陷，从而使钛酸锂材料具有更长的循环寿命。从化学反应特性来看，钛酸锂能够在大倍率下进行快速脱嵌锂过程(既能快充也能快放)。图1为钛酸锂材料结构图。图2为石墨与钛酸锂的晶体结构对比图。银泰铅酸蓄电池GFM-400 2V400AH代理商、报价

　2  钛酸锂电池的工作原理
　　
电池充电时,Li+从三元锂材料中迁移到晶体表面,从正极板材料中脱出,在电场力的作用下,进入电解液,穿过隔膜,再经电解液迁移到负极钛酸锂晶体的表面,然后嵌入负极钛酸锂尖晶石结构材料中。与此同时,电子流通过正极的铝箔,经极耳、电池极柱、负载、负极极柱、负极耳流向负极的铝箔电极,再经导电体流到钛酸锂负极,使电荷达至平衡。

电池放电时,Li+从钛酸锂尖晶石结构材料中脱嵌,进入电解液,穿过隔膜,再经电解质迁移到三元锂晶体的表面，然后重新嵌入到三元锂材料中。与此同时，电子经导电体流向负极的铝箔电极，经极耳、电池负极柱、负载、正极极柱、正极极耳流向电池正极的铝箔电极，然后再经导电体流到三元锂正极，使电荷达至平衡。

由此可见,钛酸锂电池基本原理,就是在充、放电的过程中,对应的锂离子在正负极之间来回的嵌脱,完成电池的充放电和向负载的供电。钛酸锂电池的充放电示意图如图3所示。

电池充电时,正极失去电子,锂离子脱出,嵌入到负极中;负极嵌入锂离子的同时得到电子成为富锂态。放电时的过程正好相反。在Li+嵌入或脱嵌的反应过程中,钛酸锂(Li4Ti5O12)是一种理想的嵌入型电极材料,Li+插入和脱嵌对材料结构几乎没有影响,因此被称作“零应变”材料,从而保证了其良好的循环性能。

钛酸锂存在两种不同相的分子结构——Li7Ti5O12与Li4Ti5O12。产生Li7Ti5O12的晶体结构与Li4Ti5O12的晶体结构均为尖晶石结构,且晶格常数变化很小,同时体积变化也很小。能够避免充放电循环中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,减少了随循环次数的增加而带来容量的衰减,使钛酸锂具有优良的循环性能。

钛酸锂电池的电化学反应方程式:银泰铅酸蓄电池GFM-400 2V400AH代理商、报价

正极反应:LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2→Li1-xNi1/3Mn1/3Co1/3O2+xLi++xe-

负极反应:Li4Ti5O2+xLi++xe-→Li4+xTi5O12

总化学反应方程式:–––

LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2+Li4Ti5O12→Li1-xNi1/3Mn1/3Co1/3O2+Li4+xTi5O12

3 钛酸锂电池组在基站的工作方式
　　
由于钛酸锂电池的电解液是有机液体,再加上锂金属是一种非常活泼的元素,所以该电池必须密封,电池在正常的充放电条件下是几乎不产生气体的。即使电池长期处于间歇充电状态下,电池内部也不会产生较高压力,电池安全可靠。另外,通信基站电源对电池组的供电方式是浮充加均充稳压限流工作模式,对于电池组间歇充电而言,调整浮充和均充电压,都设定为53.9V,对钛酸锂电池组进行充电,这个电压对电池极板和电解液都是比较稳定的,电池容量变化极小,不同的浮充电压值对电池的容量影响不明显,电池可以长期处于间歇式充、放电状态,所以钛酸锂电池组用于通信基站是非常适合的。图4为间歇式充放电原理图。