可以破解安全快充难题的钛酸锂电池

钛酸锂被认为是比碳更安全、寿命更长的负极材料，前景被很多企业所看好。许多国内企业纷纷投入资金进行钛酸锂储能产品开发制造，如上海电气、正道集团等；还有一些则将资金投入钛酸锂储能调频电站，如金路集团。一时间，钛酸锂成为备受储能业界关注的热点话题。

钛酸锂电池应用前景广阔

珠海格力电器股份有限公司董事长兼总裁董明珠非常看好钛酸锂技术，她指出，钛酸锂电池的储能优势不仅仅可以在新能源汽车市场应用，此类电池在智能家居布局上也有相当的应用前景。

由于钛酸锂电池的高安全性、高稳定性、长寿命和绿色环保的特点，钛酸锂材料会成为新一代锂离子蓄电池的负极材料而被广泛应用于新能源汽车、电动摩托车和要求高稳定性、长周期的项目等应用领域。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。

近年来，国内钛酸锂电池在技术和性能上不断提升，虽然钛酸锂还是新兴材料，但已有多家公司从事相关行业，实现了钛酸锂电池的国产化。如珠海银隆新能源股份有限公司（简称“银隆”），在收购美国奥钛纳米技术公司后，将其技术主要应用于生产电动大巴、储能系统用钛酸锂电池，年产量达3000吨，其产品包含20、60安每小时软包电池与30、50安圆柱等。

据了解，美国奥钛纳米技术公司在钛酸锂电池上拥有其独特的核心技术。开发的10安高功率锂电池以钴酸锂材料为正极，其优异的低温放电性能使得电池在零下40摄氏度的低温下仍可放出60%以上的容量。电池热稳定性能也很高，即使在240摄氏度的高温下放置30分钟后没有冒烟，也未发生着火爆炸。在美国加州投入使用后，装载此钛酸锂电池的混合动力巴士广受好评。

此外，国内钛酸锂电池供应商还有四川兴能新材料有限公司，其产品主要销往欧洲以供应当地电动大巴。深圳贝特瑞新能源材料股份有限公司则在材料上下足了功夫，其提供的碳包覆钛酸锂和无碳包覆钛酸锂材料在国内也销路甚广。

在碳负极遇到发展瓶颈，硅、锡负极材料还不能量产的情况下，钛酸锂电池或将成为下一个发展趋势。业内相关人士指出，钛酸锂电池的优势或将随着充电设备的大范围覆盖而更加明显。

作为负极材料具有优势

电动汽车的安全稳定性能是消费者最为关注的指标，电池循环寿命更是决定了整个新能源汽车的性价比，是未来新能源车脱离补贴政策后的主要竞争点。如今的新能源汽车大多都将电池设置在不易拆卸的位置，电池的选择也因此而变得尤为重要——不光要考虑到其是否会在行驶途中起火爆炸，还要考虑到电池的循环使用寿命是否长久。

当电池充放电时，锂离子在钛酸锂负极上嵌入与脱嵌丝毫不影响其稳定结构，钛酸锂的晶型结构几乎无变化，这种现象被称之为“零应变”，因此钛酸锂材料也被称为“零应变材料”。这种性质对电极材料来说具有相当重要的作用，传统石墨烯由于层状结构，在锂离子嵌入嵌出过程中会引起材质变形，导致循环性能不足；而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，不仅影响用户的正常使用，还增加了电池的更换成本。

钛酸锂电池则很好地解决了这个问题。其“零应变”的性质能够避免在充放电过程中由于材料的伸缩变化而导致结构发生变化，从而提高电极的性能和减少比容量的大幅度衰减，使得电池的循环寿命极大提高。

根据相关试验数据测定，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，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，用户在实际使用过程中不用更换电池，几乎不增加后期成本。

传统石墨负极的电池由于电位问题，会在电解质的界面上形成一层膜，并容易形成“锂枝晶”影响电池使用安全。而与碳负极材料相比，钛酸锂的电位比金属锂高1.55伏，与电解液之间的反应活性较低，这就导致通常会在电解液与碳负极表面上形成的膜在钛酸锂表面基本不形成，从而避免“锂枝晶”现象的产生，极大提高了电池的稳定性和安全性。

另外，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摄氏度时充放电就会出现问题，而钛酸锂电池耐宽温性能良好，耐用性强，在零下50摄氏度至60摄氏度的范围内各项性能仍保持在常温状态下的数值。

值得关注的是，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。充电时间过长一直是电动汽车发展过程中难以跨越的障碍，同时很多消费者表示不愿花费太多时间等待充电。相关测试表明，与传统石墨电池相比，在相同容量下，原本需要2~4小时的充电时间将被钛酸锂电池缩短到6分钟，充放电速率得到了10倍以上的提升。

如今，钛酸锂电池虽然存在一定争议，因其仅仅作为负极材料，并不能决定电池的其他性能，更何况其还有能量密度低、成本较高的竞争劣势，但不可否认的是，其优势也直指当今市面上其它类型动力电池的痛点。随着国内企业生产力的提高以及对钛酸锂电池研发力度的加大，相信在未来可以解决大部分成本与技术难题，对其能量密度的要求也将随着充电桩的大范围覆盖而降低，业界依旧对其充满期待。

据了解，银隆自主研发的第四代高能量密度钛酸锂电池，与第三代相比其成本下降40％，能量密度提高60％。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。