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钛酸锂电池性能究竟如何?

时间:2017-05-17 来源:
目前,我国主流新能源汽车主要使用正极材料为磷酸铁锂或三元材料的动力电池,二者在新能源客车、乘用车领域各有优势。 钛酸锂电池与磷酸铁锂、三元电池相比究竟孰优孰劣?这还要从三种电池的性能说起。众所周知,锂电池性能主要由正极、负极、电解液和隔膜决定,其中正、负极材料对电池的关键指标,如容量、能量密度、循环寿命、安全性、倍率性能、成本等有重要影响。 尽管同以三元为正极材料,但钛酸锂电池却打破以石墨烯为负极的传统电池技术路线,改以钛酸锂为负极材料,这让它成为同行眼中的异类。但正是钛酸锂自身的特性,让这种材料的电池有着显著特点。 以磷酸铁锂-石墨烯、三元-石墨烯、三元-钛酸锂三种锂电池为例,单从能量密度来看,钛酸锂电池处于劣势。东北证券(000686,股吧)研报指出,目前磷酸铁锂电池实际比能量为100-120Wh/kg,三元电池则为150-200Wh/kg,其中特斯拉采用的镍钴铝三元电池更是达到252Wh/kg,而银隆钛酸锂电池只有90Wh/kg,仅为某些石墨类负极材料电池的一半。 再从成本看,钛酸锂电池也没有优势。目前,银隆钛酸锂电池原材料包括氢氧化钛和氢氧化锂,其价格高于石墨类负极材料。根据中国电池网调研结果,目前磷酸铁锂、三元电池成本在1100元/kwh-1200元/kwh,而钛酸锂电池成本约为三元电池2-3倍。 能量密度低一倍、成本又高出2-3倍,钛酸锂电池如何参与市场竞争?显然,是它自身的独特优势打动了部分业内人士。 首先,从电池最重要的安全性指标考虑,钛酸锂一枝独秀。 钛酸锂作为负极材料时电位平台高达1.55V,比传统石墨负极材料高出1V还多,虽然损失了一些能量密度,但也意味着电池更加安全。技术专家卢蓝光曾表示,电池快速充电时对负极电压需求比较低,但如果过低,锂电池就容易析出非常活泼的金属锂,这种锂离子不仅导电,还能跟电解液起反应,然后释放热量,产生可燃气体,引发火灾。而钛酸锂因为高出来的1V电压避免了负极电压为0的情况,也就间接避免了锂离子的析出,从而保证了电池的安全性。 由于钛酸锂电池在高温、低温环境中均可以达到安全使用,也体现出其耐宽温(尤其耐低温)的重要优势。目前,银隆钛酸锂电池的安全工作温度区域在-50度到65度之间,而普通石墨类负极电池在温度低于-20度时能量就开始衰减,-30度时充电容量仅为充电总容量的14%,在严寒天气下根本无法正常工作。 此外,由于钛酸锂电池即便过度充电,也仅有1%的体积变化,被称为零应变材料,这使其有着极长的寿命。银隆董事长魏银仓曾表示,银隆钛酸锂电池寿命可达30年,与汽车使用寿命相当,而普通石墨负极材料电池平均寿命不过3-4年。从全寿命周期看,钛酸锂电池成本更低。 钛酸锂的最后一个优势是快速充放电能力强,充电倍率高。目前银隆钛酸锂电池的充电倍率有10C、甚至20C,而普通石墨负极材料的电池充电倍率仅有2C-4C。 基于钛酸锂电池的这些技术特点,业内人士认为其契合了新能源公交车、大型储能装备的需求。拿公交车来说,一般单趟里程不超过40公里,每次终点站进站等待到下次发车时间间隔至少需要几分钟时间。这时钛酸锂电池能量密度低的劣势不会影响客车的使用,反而体现出电池快充的好处。作为公共交通工具,公交车对电池的安全性、耐用性都提出了更高要求。 5月2日,6款搭载钛酸锂电池的新能源客车进入工信部《新能源汽车推广应用推荐车型目录》(2017年第四批),意味着官方对这一电池技术成熟度的认可。随着后期补贴落实到位,钛酸锂电动客车的售价也将有所下降,未来有望持续拉动其销量。面对巨大的新能源客车市场,钛酸锂企业开始扩产。
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