6、鈦酸鋰（Li4Ti5O12）

鈦酸鋰（LTO）電池是一種可充電電池，其優(yōu)點(diǎn)是充電速度比其他鋰離子電池快，但缺點(diǎn)是能量密度低得多。

鈦酸酯電池被用于三菱的i-MiEV[3]電動(dòng)車(chē)，本田在其EV-neo電動(dòng)自行車(chē)和Fit電動(dòng)車(chē)中使用它們。它們還被用于Tosa概念電動(dòng)巴士。由于其高水平的安全性和充電能力，LTO電池被用于汽車(chē)音響應(yīng)用以及移動(dòng)醫(yī)療設(shè)備。三星Galaxy Note 20 Ultra 5G所配備的S-Pen也使用了LTO電池。

根據(jù)Weatherflow公司的一篇文章，Tempest氣象站設(shè)備包含一個(gè)1300mAh的LTO電池，通過(guò)四個(gè)太陽(yáng)能電池板充電，需要 "每?jī)芍苤辽?小時(shí)的充足陽(yáng)光"。

化學(xué)

鈦酸鋰電池是一種改良的鋰離子電池，在其陽(yáng)極表面使用鈦酸鋰納米晶體，而不是碳。這使陽(yáng)極的表面積約為每克100平方米，而碳的表面積為每克3平方米，允許電子快速進(jìn)入和離開(kāi)陽(yáng)極。這使得快速充電成為可能，并在需要時(shí)提供高電流。鈦酸鋰電池還可以持續(xù)3000至7000個(gè)充電周期；一個(gè)消息來(lái)源聲稱，在55℃（131°F）而不是標(biāo)準(zhǔn)的25℃（77°F）下充放電時(shí)，循環(huán)壽命達(dá)到約1000次，才能達(dá)到80%的容量。

鈦酸鋰電池的一個(gè)缺點(diǎn)是，它們的固有電壓較低（2.4V），這導(dǎo)致其比能量（約30-110 Wh/kg）低于傳統(tǒng)的鋰離子電池技術(shù)，后者的固有電壓為3.7V，盡管一些鈦酸鋰電池?fù)?jù)說(shuō)能量密度高達(dá)177 Wh/L。

自二十世紀(jì)八十年代以來(lái)，鈦酸鋰陽(yáng)極的電池已為人所知。鈦酸鋰代替典型鋰離子電池陽(yáng)極中的石墨，并且材料形成尖晶石結(jié)構(gòu)。陰極可以是錳酸鋰或NMC。鈦酸鋰的標(biāo)稱電池電壓為2.40V，可以快速充電，并提供10C的高放電電流。據(jù)說(shuō)循環(huán)次數(shù)高于常規(guī)鋰離子電池的循環(huán)次數(shù)。鈦酸鋰是安全的，具有出色的低溫放電特性，在-30°C（-22°F）時(shí)可獲得80％的容量。

LTO（通常是Li4Ti5 O12）零應(yīng)變，沒(méi)有SEI膜形成和在快速充電和低溫充電時(shí)無(wú)鋰電鍍現(xiàn)象，因而具有優(yōu)于傳統(tǒng)的鈷摻混的Li-離子與石墨陽(yáng)極的充放電性能。高溫下的熱穩(wěn)定性也比其他鋰離子體系好; 然而，電池價(jià)格昂貴。比能量低，只有65Wh/kg，與NiCd相當(dāng)。鈦酸鋰充電至2.80V，放電結(jié)束時(shí)為1.80V。圖13顯示了鈦酸鋰電池的特性。典型用途是電動(dòng)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，UPS和太陽(yáng)能路燈。

匯總表

表14：鈦酸鋰的特性

圖15比較了基于鉛，鎳和鋰體系的比能。雖然鋰鋁（NCA）通過(guò)比其他系統(tǒng)儲(chǔ)存更多容量而成為明顯的贏家，但它僅適用于特定場(chǎng)景的電源使用。就比功率和熱穩(wěn)定性而言，錳酸鋰（LMO）和磷酸鋰（LFP）優(yōu)異。鈦酸鋰（LTO）的容量可能較低，但它的壽命超過(guò)了其他大多數(shù)電池，并且具有最佳的低溫性能。

圖15：鉛，鎳和鋰基電池的典型比能量

NCA享有最高的比能量； 然而，錳酸鋰和磷酸鐵鋰在比功率和熱穩(wěn)定性方面優(yōu)越。鈦酸鋰具有最好的使用壽命。