新能源汽車市場經(jīng)過多年的發(fā)展，能量密度更高的三元電池逐漸占了上風(fēng)，而能量密度較低的鈦酸鋰電池逐漸被市場邊緣化。鈦酸鋰電池在動(dòng)力電池市場上的節(jié)節(jié)敗退追本溯源是由于直接將能量密度不占優(yōu)勢的鈦酸鋰電池往長續(xù)航里程的乘用車上套用造成的，這種應(yīng)用錯(cuò)配也導(dǎo)致了其在快充、壽命、安全等方面無可比擬的優(yōu)勢淪為了雞肋，孔子治學(xué)講究因材施教，鈦酸鋰電池也同樣需要揚(yáng)長避短、差異化競爭。

 

       中信國安盟固利動(dòng)力科技有限公司（以下簡稱“MGL動(dòng)力公司”）堅(jiān)守并致力于鈦酸鋰電池開發(fā)及應(yīng)用發(fā)掘十余載，具有深厚的鈦酸鋰技術(shù)積累以及豐富的電芯制造和產(chǎn)品應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。在這個(gè)萬物復(fù)蘇的季節(jié)，我們一起跟隨MGL的腳步聽一聽鈦酸鋰電池的“春天”到底在哪里？

 

      1.鈦酸鋰電池的優(yōu)勢

 

        超長壽命

 

       鈦酸鋰是一種“零應(yīng)變”材料，其在充放電過程中體積形變小于1%，使得全電池具有優(yōu)異的循環(huán)性能及使用壽命。MGL動(dòng)力公司鈦酸鋰電池產(chǎn)品在25℃-100%DOD的工況條件下循環(huán)至初始容量的80%時(shí)，壽命可達(dá)萬次量級(jí)。因此，盡管目前鈦酸鋰電池制造成本高于石墨體系電池，但其超強(qiáng)耐久性將大大降低長周期使用過程中的電池維修及更換成本。

 

       超快充電

 

       與傳統(tǒng)碳負(fù)極材料的二維鋰離子傳輸通道不同，鈦酸鋰材料為尖晶石結(jié)構(gòu)，具有三維快速鋰離子傳輸通道。MGL動(dòng)力公司采用納米化鈦酸鋰技術(shù)，電池可在數(shù)分鐘內(nèi)完成充電，即使在極寒條件下(-30℃--40℃)也可以進(jìn)行充放電，大大提高用戶使用便利性。該特性使得鈦酸鋰在快充客車、公交等空間體積大、區(qū)間里程短、運(yùn)行頻次高的領(lǐng)域具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。而當(dāng)未來充電網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)大面積覆蓋時(shí)，人們對(duì)于能量密度的要求會(huì)逐漸淡化，極致的用戶體驗(yàn)將成為客戶選擇的主要驅(qū)動(dòng)力。

 

       超高安全性

 

       鈦酸鋰負(fù)極嵌鋰電位約為1.55V (vs. Li+/Li)，遠(yuǎn)高于金屬鋰的還原電位，即使低溫條件下快速充電也難以析出鋰枝晶，保證了鈦酸鋰電池在寬溫度工作區(qū)間內(nèi)的使用安全性。另外，鈦酸鋰材料自身電導(dǎo)率極低，在電池發(fā)生針刺時(shí)，針刺點(diǎn)瞬間放電絕緣，實(shí)現(xiàn)與電極其他部位的分離及失效范圍的有效控制。即使在極端濫用情況下，鈦酸鋰自身的不可燃性及相對(duì)石墨負(fù)極更低的失效反應(yīng)放熱也會(huì)大大降低其失效風(fēng)險(xiǎn)及失效后的危險(xiǎn)程度。因此，在對(duì)安全性能要求極為嚴(yán)苛的軌道交通、電動(dòng)客車、電動(dòng)輪船等領(lǐng)域，相較于石墨負(fù)極電池，鈦酸鋰電池具有超高安全性的獨(dú)特優(yōu)勢。MGL動(dòng)力公司所有型號(hào)鈦酸鋰電芯產(chǎn)品均已通過國家標(biāo)準(zhǔn)安全測試項(xiàng)目(GB/T 31485)。

 

       MGL動(dòng)力公司深耕鈦酸鋰電池開發(fā)十三載，針對(duì)鈦酸鋰電池在制造及應(yīng)用過程中的諸多關(guān)鍵問題進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。通過新型混料工藝開發(fā)解決納米鈦酸鋰材料分散問題，保證電極制作的良好加工性能及均一性；通過材料表面處理技術(shù)、水分控制技術(shù)、電解液體系匹配以及化成工藝設(shè)計(jì)優(yōu)化解決鈦酸鋰電池高溫工作中的脹氣問題，保證了其使用過程中的安全性及可靠性；同時(shí)，搭建鈦酸鋰體系模型計(jì)算平臺(tái)輔助電池設(shè)計(jì)優(yōu)化，從微觀電化學(xué)反應(yīng)、電極過程動(dòng)力學(xué)及產(chǎn)熱特性等多角度尋找電極設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工況應(yīng)用中的關(guān)鍵控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)適用于不同應(yīng)用場景的快速定制化產(chǎn)品開發(fā)。目前，公司擁有鈦酸鋰電池相關(guān)技術(shù)專利共十余項(xiàng)。

 

       MGL動(dòng)力公司先后推出功率型8.5Ah、能量功率型25Ah以及能量型VDA40Ah三代典型電芯產(chǎn)品。其中，功率型8.5Ah電芯功率密度可達(dá)2900W/kg (50%SOC)，并具有12C充電、25C放電的超高倍率特性；能量功率型25Ah電芯保持高功率、大倍率特性的同時(shí)，其質(zhì)量能量密度相較于功率型8.5Ah電芯提升約21.3%；能量型VDA40Ah電芯通過輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及電極配方優(yōu)化可實(shí)現(xiàn)110Wh/kg的能量密度，該能量密度在國內(nèi)外鈦酸鋰電池廠家中處于領(lǐng)先水平。

 

      2.鈦酸鋰電池應(yīng)用案例

 

       MGL動(dòng)力公司就鈦酸鋰電芯產(chǎn)品與北京公交集團(tuán)、青年公交集團(tuán)、中車長客股份公司、中車四方股份公司、神州高鐵等多家快充客車及軌道交通領(lǐng)域的優(yōu)質(zhì)客戶形成良好的長期合作關(guān)系,產(chǎn)品電性能、安全性能及耐久可靠性能均得到客戶的廣泛認(rèn)可。

 

       目前，功率型8.5Ah電芯主要應(yīng)用于快充客車領(lǐng)域，于2014年實(shí)現(xiàn)首次產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，批量應(yīng)用于北京公交102路無軌客車。

 

       截止目前運(yùn)行超過4年時(shí)間，未出現(xiàn)任何電池安全故障，定期返廠維護(hù)標(biāo)定也未出現(xiàn)明顯容量及功率衰減；

       能量功率型25Ah及能量型VDA40Ah電芯為軌道交通領(lǐng)域定制化開發(fā)產(chǎn)品，公司先后為常州有軌電車項(xiàng)目、德令哈有軌電車項(xiàng)目及“復(fù)興號(hào)”標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組提供多套儲(chǔ)能系統(tǒng)。

 

       其中，裝載有能量功率型25Ah電芯的德令哈有軌電車運(yùn)行于青藏高原，是目前海拔最高的有軌電車路線，運(yùn)營反饋結(jié)果表明，MGL動(dòng)力鈦酸鋰產(chǎn)品可以經(jīng)受住高寒及低氣壓的嚴(yán)苛環(huán)境考驗(yàn)；裝載能量型VDA40Ah的“復(fù)興號(hào)”動(dòng)車于2018年4月進(jìn)行整車實(shí)驗(yàn)，這是中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組首次使用鈦酸鋰電池供電，更是對(duì)MGL動(dòng)力公司鈦酸鋰電芯產(chǎn)品安全性的高度認(rèn)可。

 

      3.結(jié)束語

 

       除傳統(tǒng)乘用汽車、商用車、客車的不斷轉(zhuǎn)型，軌道交通、船舶、飛機(jī)等領(lǐng)域也逐漸加入新能源行業(yè)大軍，未來將是新型電池技術(shù)及智能平臺(tái)百花爭鳴的時(shí)代。鈦酸鋰電池雖然在能量密度上并不占優(yōu)勢，但是憑借著在快充、安全性和壽命上的無可比擬的優(yōu)勢，通過差異化的競爭，能夠在對(duì)充電速度和頻次要求高的領(lǐng)域贏得一席之地，MGL動(dòng)力公司也將持續(xù)深入鈦酸鋰快充電池技術(shù)開發(fā)，不斷發(fā)掘其性能極限及應(yīng)用潛能，為客戶帶來更為優(yōu)越便利的使用體驗(yàn)。