钜大LARGE | 点击量：1408次 | 2018年07月28日
钛酸锂电池究竟为何物?
今年，由于董明珠的力捧，钛酸锂电池一下子站到了耀眼的聚光灯下，从过去不被多数人熟知到短时间的“光环加身”，钛酸锂电池可谓“风头出尽”。然而，人们对钛酸锂电池的不同看法却也引起了不少的争议，争议的焦点主要集中于“钛酸锂电池未来是否会成为电池的主流”。
比亚迪董事长王传福曾表示，钛酸锂电池虽然在一些局部地区，特别是极低温度下面存在一定市场，但并不是如某些人所说的那么好，它还需要“苦练内功”；宁德时代总裁黄世霖也曾向记者表示，钛酸锂电池能量密度相对比较低，将来不会太主流。
此外，其他持否定观点的人表示，碳负极快充电池技术发展很快，能量密度高，且成本低，未来将会成为主流电池技术，钛酸锂电池“没有前途”。
钛酸锂电池的支持者则表示，没有一种动力电池是完美的，“主流”二字只不过是被时代所扣的一顶帽子，并不是判断企业好坏的标准，市场才是“试金石”，不妨给新技术一些时间和尊重，用事实说话，才是检验事物对错的标准。
那么，频引争议的钛酸锂电池究竟为何物?
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
认识钛酸锂电池
根据有关专家的解读，钛酸锂本身并不能提供锂源，因此只能与含有锂的电极材料搭配使用。钛酸锂作为正极时，负极只能是金属锂或锂合金，此时电池的电压约为1.5V左右。钛酸锂作为负极和LiCoO2、LiMn2O4等正极材料可组成电压为3V左右的电池。
尽管钛酸锂既可以作负极又可以作正极使用，但由于相对Li+/Li的电位为1.5V，因此作为正极材料进行研究和应用并不多。因此，我们平时说的钛酸锂电池，一般是指由钛酸锂做负极的动力锂或储能电池。
钛酸锂电池有哪些优势
作为动力电池，消费者最关心的问题主要集中于安全稳定性、循环寿命、耐宽温性、充电速度和能量密度这五大关键指标。在当前的技术条件下，只有各项性能指标均衡的电池，才能适应更广泛的运行环境，并在确保用户使用安全的同时，降低使用成本，提升使用效率，从而成为市场的主流。同传统的锰酸锂电池和磷酸铁锂电池相比，钛酸锂电池在这些方面有着明显的优势。
1、安全稳定性好。
传统的碳电极在嵌锂之后一旦过充，电极的表面容易析出金属锂，其与电解液接触发生反应会产生可燃性气体，带来安全隐患。钛酸锂的电势比纯金属锂的电势高，不易产生锂晶枝，放电电压平稳，而且，因此提高了锂电池的安全性能。曾有第三方机构对钛酸锂电池进行测试发现，在针刺、挤压、短路等严苛测试下，不冒烟、不起火、不爆炸，安全性远高于其他锂电池。因此也有很多业内人士认为钛酸锂十分适合用在对电池稳定性要求极高的特种等领域。
电动汽车的安全稳定性能是消费者最为关注的指标，无论续航里程多远，如果不能解决安全问题，消费者开的不过是一辆装着不定时炸弹的车子，而钛酸锂电池的超安全性能无疑将会受到消费者的青睐。
2、快充性能优异。
与碳负极材料相比，钛酸锂具有较高的锂离子扩散系数，可高倍率充放电。在大大缩短充电时间的同时，对循环寿命的影响较小，热稳定性也较强。据测试，最新技术研发的钛酸锂电池十分钟左右即可充满，比传统的电池有了质的飞跃。
充电时间太长一直是电动汽车发展过程中难以跨越的障碍。一般采用慢充的纯电动公交车，充电时间至少要4个小时以上，很多纯电动乘用车的充电时间更是长达8个小时。电动车辆的快速充电是未来的趋势，消费者不愿浪费太多时间在等待充电这个环节。
3、循环寿命长。
电池循环寿命决定整个新能源车的性价比，是未来新能源车脱离补贴政策后的主要竞争点。汽车电池循环寿命的延长，让消费者能够买得起、养得起。
其他的传统锂离子电池，比如磷酸铁锂电池，在使用过程中会出现容量大幅衰减、寿命缩短的问题，不仅影响了用户的正常使用，还增加了电池更换成本。这种不佳的使用体验，很可能让消费者对电动汽车望而却步，从而不利于新能源汽车行业的可持续发展。钛酸锂电池则很好地解决了这些问题。
钛酸锂电池在充放电时，锂离子嵌入和脱嵌不会造成钛酸锂晶型结构的变化，因此对钛酸锂材料的结构几乎没有影响。正因如此，钛酸锂也被称为“零应变材料”。钛酸锂电池与当前“慢充最多使用5年、快充最多使用2年”的磷酸铁锂电池相比，优势十分突出。根据试验数据测定，普通电池循环使用寿命平均为3000次，而钛酸锂电池完全充放电循环次数可达3万次以上，在作为动力电池使用10年之后，可能还能作为储能电池再用20年。这也意味着，钛酸锂电池可以做到与车辆同生命周期，用户在实际使用中不用更换电池，几乎不增加后期成本。
4、耐宽温性能良好。
钛酸锂电池的尖晶石结构具有三维锂离子扩散通道，因此钛酸锂电池在高低温性能上的表现也十分优异。一般电动汽车在零下10℃时充放电就会出现问题，钛酸锂电池耐宽温性能良好，耐用性强，在零下50℃到零上60℃均可正常充放电，无论是在冰封的北国，还是在炎热的南方，车辆都不会因电池“休克”而影响工作，消除了用户的后顾之忧。
钛酸锂电池的这些优势，能大幅节省充电站场地建设和人员配置成本等，更适合在公交领域的推广应用，而公交系统正是我国新能源客车推广应用的“主战场”。来自目前推广应用新能源车比例最高的公交市场的反馈显示，快充方式更加适合当前公交市场的实际需求。河北邯郸一家公交企业应用钛酸锂电池的新能源公交车运营已有两年多时间，其相关负责人的体会是：“一辆车快充6-10分钟就可以充满，驾驶员换班休息的间隙就能充好。”
钛酸锂电池的“美中不足”
钛酸锂电池优势明显，其不足之处也很明显，比如能量密度相对较低，续航能力弱。经测试，钛酸锂的克容量为160-170mAh/g，只有传统石墨负极材料的一半，对锂电位为1.5V，这会极大损失能量密度。
锂电池的充放电靠锂离子来回迁移完成，不同电池体系的锂电池每安时消耗的锂元素是一样的，所以电池体系能量密度越高，锂元素的利用率越高，而钛酸锂电池的能量密度不到磷酸铁锂电池的一半，其锂元素的利用率也不到磷酸铁锂电池的一半，这不仅造成了锂资源的严重浪费，也导致钛酸锂电池物料成本居高不下。此外，钛的成本较高，钛酸锂工艺等问题也亟需解决。目前三元-钛酸锂电池的成本大约是三元-石墨电池的2-3倍，高昂的成本限制了钛酸锂电池装车时的用量，这是该技术路线的客观短板。
钛酸锂电池的发展现状
尽管钛酸锂电池还存在一些不足，但它在安全性能、充放电以及循环寿命等方面的显著优势，直指当今市面上其它类型动力电池的痛点。目前，国内从事研发钛酸锂电池的企业有银隆、微宏动力等，随着这些企业对钛酸锂研发力度的加大，一些技术难题也将会被陆续突破。
据了解，已掌握钛酸锂核心技术的银隆，其所研发的第四代高能量密度钛酸锂电池，与第三代相比成本下降40%，能量密度提高60%。银隆还掌握了氢钛研发这一核心技术，该技术将有效解决电池能量密度的问题，目前，银隆不仅在北京、石家庄、邯郸、珠海等国内30多个城市实现产品的成功运营，还顺利进入了美国、德国、法国等海外市场。2015年，银隆全年销售订单近7000辆。据了解，未来银隆还将通过钛酸锂电池和燃料电池的结合，解决新能源汽车续航里程短的难题。
微宏动力多年来也一直专注于锂离子动力电池核心材料的研发，并将钛酸锂电池的研发作为其主要战略方向。2011年，微宏动力投入了国内第一条快充公交线路，到2015年实现年销售额15亿元。经过多年研究，微宏动力选择了能承受快充大电流、具有尖晶石结构的钛酸锂多孔复合碳做负极材料，在2013年发布了第二代快充电池LpCO锂电池，为了避免快充时高功率电流对电池安全性造成的威胁，结合了不燃烧电解液、高孔隙率高透气性隔膜技术以及STL智能热控流体技术，来提升充电的安全性。2016年6月9日，在由英国《金融时报》举办的“转型创新商业奖”的颁奖典礼上，微宏动力荣获了“低碳城市转型创新成就奖”及“转型创新商业卓越奖”，成为入选该典礼的唯一一家中国企业。
尽管外界对钛酸锂电池的争论仍未停止，但争议并非坏事。让不同的声音充分表达出来，真理才能越辩越明。尽管对钛酸锂电池的争议在某种程度上会影响市场和消费者对钛酸锂电池的信心，也可能会影响投资决定，但从钛酸锂电池所具备的五大优势、未来钛酸锂电池技术方面的持续突破，以及银隆、微宏动力等企业在钛酸锂配套汽车方面的运营经验可以判断，未来钛酸锂电池或将会成为新能源汽车电池技术的一股“有生力量”。
下一篇：起停电池技术崛起，谁能更胜一筹
