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钛酸锂电池必须直面的挑战

中国储能网讯:随着我国新能源汽车市场的扩大以及储能市场的逐渐开发,钛酸锂电池与其他电池一样,既面对着巨大的市场空间,又面临着同行激烈的市场竞争,还要面对自身不足的技术研发的挑战。

钛酸锂电池的出现,弥补了磷酸铁锂、三元等技术路线的不足,向人们展示了电池技术路线的更多可能性。但钛酸锂电池若要成为电池技术体系的主流,它还面临一些无法回避的挑战。

钛酸锂电池受追捧源于其自身价值

钛酸锂电池打破了碳系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另类。然而,钛酸锂电池之所以能够从一个默默无闻的电池品类逐渐引来资本竞相追捧,到今天为大众熟知,根本原因还在于其自身所拥有的价值。

电池材料的结构、粒径影响着电池的安全、稳定、效率、寿命和性价比。与碳负极材料相比,钛酸锂的电位高,在正常电池使用的电压范围内,锂枝晶在钛酸锂表面上难以生成,在很大程度上消除了因锂枝晶在电池内部形成短路的可能性。因此,山东玉皇新能源科技有限公司首席科学家薛嘉渔认为,钛酸锂电池是他见过的锂离子电池中安全性最高的电池。

钛酸锂具有尖晶石结构所特有的三维锂离子扩散通道,具有功率特性优异和高低温性能佳等优点。目前,我国企业生产的钛酸锂电池的安全工作温度区域范围可达-50℃到65℃,而普通碳系负极电池在温度低于-20℃时能量就开始衰减,-30℃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。

钛酸锂材料结构稳定,Li+脱嵌过程“零应变”,具有更长的循环寿命。业内生产的钛酸锂电池已实现30000次循环,这一点,磷酸铁锂和三元电池可望而不可即。尽管钛酸锂材电池的一次购买成本相对较高,但从全生命周期来看,其性价比依然占优。

钛酸锂电池的市场应用

从哲学上讲,矛盾无处不在,因此,没有一种材料可以包打天下,完美地应用于所有领域。钛酸锂电池也是如此,它很好地弥补了以往电池存在的不足,并在特定的领域表现优异。

储能被认为是钛酸锂电池最适合应用的领域。钛酸锂电池可应用于家庭储能、工业储能、军用储能、工业储能等领域。以银隆新能源为例,其业务从储能电池材料、储能电芯、储能电池BMS到储能电池组以及各类储能的具体应用,已经形成了一个完整的储能生态圈。

作为动力电池使用时,鉴于安全性高、充电快、寿命长等特点,钛酸锂电池在新能源客车上有着广泛应用。比如,微宏动力走出国门,为伦敦交通局的双层巴士提供钛酸锂动力电池系统解决方案,钛酸锂电池的表现获得了客户的认可。而受限于能量密度,钛酸锂电池在纯电动乘用车上还未推广开来。

钛酸锂电池面临的挑战

尽管钛酸锂电池具备较多优点,在市场上也有着不错的表现,但若要进一步发展,必须面对一些挑战。中科院成都有机化学研究所研究员范未峰博士结合自己团队以及业内其他机构的研究,提出钛酸锂电池在发展中面临的问题,这些问题或可启迪思考,也是业内需要努力的方向。

低温性能更好、成本更低的钛酸锂电池;

“低电压+高容量”钛酸锂负极材料有待进一步研发;

替代大容量铅酸电源,100Ah~1000Ah超大容量钛酸锂电池有待可行性评测;

锰酸锂/钛酸锂体系的高温产气问题有待攻克;

比能量达120Wh/kg以上,镍锰酸锂/钛酸锂体系的适配电解液问题有待攻克;

全固态化钛酸锂电池也有待业界去研究;

此外,构成钛酸锂电源系统的各体系,比如“油电”增程、“氢钛”总成、“铝空钛”总成、“风光钛”互补等,多体系能源系统协同发展问题,也有待解决。

随着我国新能源汽车市场的扩大以及储能市场的逐渐开发,钛酸锂电池与其他电池一样,既面对着巨大的市场空间,又面临着同行激烈的市场竞争,还要面对自身不足的技术研发的挑战。钛酸锂电池企业要活下去,要活得好,就必须继续前行,研发出更优质的电池,满足市场的需求。

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