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钛酸锂折戟动力电池 储能或成最好归宿

中国储能网讯:钛酸锂电池技术最早出现于上世纪九十年代,其原本主要用于工业和军事储能以及电网传输,并不用于车辆的动力源。截止目前,在全球范围内真正具备钛酸锂材料核心技术并实现产业化应用的企业只有两家,一家是美国奥钛纳米技术有限公司,而另一家则是日本的电池巨头东芝公司。

2010年,珠海银隆耗资5750万美元(约4亿元)收购了美国奥钛53.3%的股份,掌握了钛酸锂核心技术。截至2016年6月30日,珠海银隆已分别在广东珠海、河北邯郸建立了两大钛酸锂动力电池生产基地。有了钛酸锂电池技术和产能的支撑,这也给了珠海银隆造新能源汽车的底气。

钛酸锂折戟动力电池 储能或成最好归宿

搭载钛酸锂电池的新能源客车

然而,钛酸锂电池因为能量密度太低,被追求更长续航里程的车企所忽略。直到去年格力电器董事长董明珠,因看好珠海银隆的钛酸锂电池技术,经一波三折后最终携手万达集团等资本巨头以私人身份进驻珠海银隆。沉寂多时的钛酸锂电池,才又慢慢地在新能源汽车市场上火热起来。

可以看到,在动力电池能量密度战争越演越烈的当下,钛酸锂电池可谓是作为一股“清流”存在着,补贴政策的制定都给其开了绿灯。在2017年政府公布的新能源汽车补贴方案中特别强调,超级电容和快充类的商用车补贴方案,与使用磷酸铁锂及三元电池的商用车标能量密度采用不同标准。

时至今日,有多款搭载钛酸锂电池的新能源客车进入到补贴目录,而董明珠携手珠海银隆也推出了自己的SUV车型,推广进度可谓顺利。然而今年以来,新能源客车遇冷,主打高安全性的钛酸锂又不受乘用车的待见,珠海银隆似乎暂时陷入了发展的困境,负面的新闻也被频频的爆出。

诸多优点傍身 钛酸锂一夜成名

说到钛酸锂不得不提珠海银隆,而说起珠海银隆就不得不提董明珠。去年,董明珠担任董事长的格力电器曾发布公告称,有意入股珠海银隆,并于去年8月正式公布了收购珠海银隆的详细方案,收购价格约130亿元。虽然最终收购失败,但董明珠还是携手王健林等以个人身份入股珠海银隆。

董明珠的入股,令珠海银隆成为动力电池行业内炙手可热的企业。随后在董明珠的牵线搭桥之下,格力电器曾与珠海银隆达成涉及金额约200亿元关联交易。业内人士认为,对于去年营收不到80亿元的珠海银隆而言,如此大规模合作将对其营收形成不小贡献,至少在业绩方面有了保障。

在珠海银隆的带动下,国内不少企业也开始对此前名不经传的钛酸锂展开布局。如京威股份就在去年内联合正道新能源、北京致云资产管理有限公司,三方合资成立了“宁波京威动力电池有限公司”,新公司主营业务正是钛酸锂电池;微宏动力也力求推出更高能量密度的钛酸锂电池产品。

因此可以说,在格力以及董明珠的影响下,钛酸锂可谓是一夜成名,那么钛酸锂电池的优势都有哪些呢?首先是安全性高,董明珠就直言不讳的表示,因为电动汽车对安全性的要求是第一位的,搭载钛酸锂电池的电动汽车还没有发生过起火燃烧的事故,所以才会从钛酸锂电池切入到新能源汽车领域。

实验表明,传统的碳电极在嵌锂之后如果过充,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。钛酸锂电势比纯金属锂的电势高,不易产生锂晶枝,放电电压平稳,因此提高了锂电池的安全性能。在针刺、挤压、短路等测试下不起火、不爆炸,安全性高。

其次快充性能优异。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。根据相关的测试,最新技术研发的钛酸锂电池十分钟,甚至是六分钟就可以充满电,相比传统的电池有了质的飞跃。

再次循环寿命长,可以说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。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”,结构非常稳定。

钛酸锂折戟动力电池 储能或成最好归宿

钛酸锂诸多优势明显

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使用20年。

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,从而可消除用户的后顾之忧。

缺点无限放大 规模推广受阻

钛酸锂电池所具备的上述优势,能大幅节省充电站场地建设和人员配置成本,对于当前的新能源车行业具有极大的“诱惑力”。然而钛酸锂的缺点也是相当的明显,导致其应用领域非常的狭窄,仅仅在新能源客车领域又少量的应用,而发展如火如荼的新能源乘用车领域却始终站不住脚。

钛酸锂材料在电池中作为负极材料使用,由于其自身特性的原因,材料与电解液之间容易发生相互作用并在充放循环反应过程中产生气体并析出,因此普通的钛酸锂电池容易发生胀气的现象,导致电芯发生鼓包,电性能也会大幅下降,极大地降低了钛酸锂电池的理论循环寿命。

不过对钛酸锂电池来说,最致命的当属其能量密度低,导致续航里程无法保障。以常规的10米新能源公交车为例,如果配置目前主流的磷酸铁锂,可以配200度电,续航200公里;而钛酸锂只能配80度电,续航约80公里。如果与当下主流的三元电池相比,这个差距可能显得更大。

珠海银隆前董事长魏银仓曾表示,通过持续的创新研发,珠海银隆第四代高能量密度钛酸锂电池,较第三代成本下降了40%,而能量密度提高了60%;成都兴能新材料有限公司总经理范未峰表示,“目前,常规的钛酸锂电池能量密度已经可以做到90wh/kg以上,相对于磷酸铁锂来说差距已不是很大。

然而在当前追求高能量密度的当下,三元电池的市场份额急剧扩大,导致磷酸铁锂电池的市场份额都被挤压。如果仅拿钛酸锂和磷酸铁锂来比较,显然没有太大的意义。伴随着新能源客车的发展暂缓,可以说钛酸锂失去了最后的赖以生存的领地,如果不加以转变,未来发展前景可谓堪忧。

除了市场拓展不顺利,今年以来钛酸锂的“老大哥”珠海银隆负面新闻不断。首先是被曝出有生产厂区大面积停工;南京项目因工程欠款一度被法院查封等问题;日前又主动宣布减员8000人等。虽然这可能跟珠海银隆大手笔的产业基地建设有关,但亦能反映出当前钛酸锂的市场体量并不大。

钛酸锂折戟动力电池 储能或成最好归宿

董明珠表示依然相信钛酸锂前景

近日,格力电器董事长兼总裁董明珠就格力关联企业银隆南京项目遭封事件首度回应媒体时表示,“该事件不会影响银隆的发展。”董明珠认为,这种事件很正常。(南京)高院虽然出了点状况,但已经妥善解决。同时,她明确表示,“银隆不会收缩投资,我对银隆的前景依然充满信心。

折戟动力电池 储能或成未来方向

随着珠海银隆问题频频出现,与此同时钛酸锂电池能量密度不够的硬伤与电动汽车更长续航里程的要求背道而驰,珠海银隆引以为傲的钛酸锂电池由于市场推广进展缓慢,业内人士普遍认为钛酸锂并不适合未来电动汽车发展的方向。那么,是不是钛酸锂电池就没有用武之地了呢?

答案是否定的,业内认为,凭借超长的循环寿命和优秀的安全性能,未来储能市场却能成为钛酸锂电池其极具前景的领域。上面提到,在各种类型的电化学储能技术中,钛酸锂电池具有循环寿命长、安全性能好、耐宽温等特点,很好的契合了电网储能的应用场景,未来在储能市场将大有可为。

董明珠曾提到,银隆是“长期埋没在沙漠里的金子”,自己看重钛酸锂电池未来在储能领域前景。值得一提的是,受董明珠之邀共同向银隆增资5亿元的大连万达集团董事长王健林在早些时候提到,“银隆的前途或在储能。如果把可以将银隆的钛酸锂技术商业化,银隆的市值就会翻倍”。

发展储能技术是促进新能源发电、提高电网安全稳定性的关键核心技术。现如今储能被认为是锂电池的的下个风口。作为未来推动新能源产业发展的前瞻性技术,储能产业在新能源并网、新能源汽车、智能电网、微电网、分布式能源系统、家庭储能系统等方面,都将发挥着巨大的作用。

宁德时代总裁黄世霖也公开表示,看好动力电池在储能领域的运用。他认为未来储能市场甚至可以用万亿元的产值来衡量,宁德时代会积极布局储能市场。6月11日,宁德时代与福建省投资集团等共同投资建设的大型锂电池储能项目完成签约,投资24亿元在晋江投资建设大型锂电池储能项目。

“之所以要发展储能,是因为光伏和风力发电是间歇的、是不稳定的,因此需要储能系统的配合,才能提供稳定可靠的电力。”中国电力科学研究院储能电池本体研究室主任杨凯表示,钛酸锂电池具有的循环寿命长、安全性能好耐宽温的特点,可以很好的契合未来电网储能的应用需求。

以磷酸铁锂电池为例,其循环寿命不超过3000次,寿命期限为7-8年。然而,钛酸锂电池的循环寿命在25000次以上,理论寿命期限可达30年,超长的循环寿命更符合工业储能领域的应用需求。与此同时,钛酸锂电池可在零下50℃到零上60℃的环境工作,可以极大扩大储能应用的地域范围。

由此可见,钛酸锂可以说是为储能量身定做,然而最初的钛酸锂电池是以满足电动汽车动力电池需求而开发的。“国际上先进的钛酸锂电池企业已开始涉足电力储能领域,比如在日本钛酸锂用做出能就有成熟的应用,但国内还没有出现专门为规模储能应用设计开发的钛酸锂电池。某电池企业负责人表示。

钛酸锂应用储能亟待降低成本

此外而且在成本方面,相较于磷酸铁锂劣势非常明显。“钛酸锂电池在规模应用中面临的主要问题是成本问题,其价格是磷酸铁锂电池价格的4—6倍。”杨凯表示,钛酸锂电池要实现大规模储能应用,需要在包括材料体系、电池设计、生产工艺等方面的技术重构,在保证钛酸锂电池长寿命本征特性的同时,大幅降低成本。

对此,中国电力科学研究院联合多家单位,共同组建了“储能用低成本钛酸锂电池研制及系统集成技术开发与应用”项目组。项目组针对储能应用需求,在原有钛酸锂电池的基础研发出亚微米级钛酸锂材料。据了解,项目研制的储能用钛酸锂电池保持了长寿命本征特性的同时,成本大幅下降30%。

上帝为你关上一扇门,却为你打开一扇窗,用此话来形容钛酸锂电池在确切不过。钛酸锂电池虽然在动力电池领域失宠,但却在未来的储能市场看到了曙光。发展储能技术可看作是达成国家战略意义的技术制高点,随着钛酸锂电池价格的逐渐趋于合理,钛酸锂在储能领域将大有作为。

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