钛酸锂电池技能在国内外的发展情况分析1

自从锂离子电池在1991年工业化以来，电池的负极资料一向是石墨在统一天下。钛酸锂作为新式锂离子电池的负极资料因为其多项优良的功能而受到重视开始于20世纪90时代后期。比方钛酸锂资料在锂离子的镶嵌及脱嵌过程中晶体构造能够坚持高度的安稳性，晶格常数改变很小(体积改变％)。

这个“零应变”电极资料极大地延长了钛酸锂电池的循环寿数。钛酸锂具有尖晶石构造所特有的三维锂离子分散通道，具有功率特性优良和高低温功能佳等长处。与碳负极资料相比，钛酸锂的电位高(比金属锂的电位高1.55V)，这就致使一般在电解液与碳负极外表上成长的固液层在钛酸锂外表根本上不构成。

更首要的是在正常电池运用的电压规模内锂枝晶在钛酸锂外表上难以生成。这就在很大程度上消除了由锂枝晶在电池内部构成短路的可能性。所以钛酸锂为负极的锂离子电池的安全性是现在笔者见到的各种类型的锂离子电池中安全性最高的。

业内人士大大都都听说过由钛酸锂替代石墨作为锂电负极资料的锂电循环寿数可达数万次，远高于多见的传统锂离子电池，仅循环几千次就寿终正寝了。

因为大都专业锂电人士从来没有真实动手制作过钛酸锂电池商品，或许仅仅做过几次遇到困难就草草了事。所以他们没能静下心来细心考虑一下，为何大多数制作完美的传统锂离子电池一般只能完结1000～2000次充放电循环寿数？

传统锂离子电池循环寿数短的根本原因中是不是源于其间的某一个根本组件-石墨负极尴尬重负呢？一旦将石墨负极替换成尖晶石型钛酸锂负极以后，根本一样的锂离子电池化学体系就能循环到几万甚至几十万次。

别的，在很多人津津乐道地议论钛酸锂电池的能量密度偏低时，却疏忽了一个简略而首要的现实：那就是钛酸锂电池超长的循环寿数、不一样凡响的安全性、优良的功率特性以及杰出的经济性。这些特性却将会是成果现在正在崛起的大规划锂电储能工业的首要基石。

近10多年来，国内外对钛酸锂电池技能的研讨可谓是如火如荼。其工业链可分为钛酸锂资料制备、钛酸锂电池出产与钛酸锂电池体系的集成及其在电动车及储能商场的使用。

1.钛酸锂资料

国际上对钛酸锂资料研讨及工业化方面对比抢先的有美国奥钛纳米科技公司、日本石原工业株式会社、英国庄信万丰公司等。其间美国奥钛出产的钛酸锂资料无论在倍率、安全性、长寿数及高低温等方面功能优良。但是因为出产方法过于冗长精密致使出产本钱偏高，使其在商业化推广上难度较大。

石原工业是亚洲最大的钛白粉制作商之一，公司在日本、新加坡、台湾均有出产基地。石原工业充分利用其充分的原资料资源，以湿法工艺成功地开发了多款低本钱、高倍率、不一样颗粒度的钛酸锂商品。其功能相似的商品在报价对比美国奥钛的钛酸锂资料有较大的优势，但比我国国内的商品则略胜一筹。庄信万丰接手了原德国南边化学公司具有的磷酸铁锂等资料，但在钛酸锂资料的研制与出产方面投入缺乏，商品质量难以安稳。

国内涵钛酸锂资料量产方面已有多家，如四川兴能新资料有限公司、珠海银隆新动力有限公司、湖州微宏动力有限公司、深圳贝特瑞新动力资料股份有限公司、湖南杉杉新资料有限公司以及安徽和深圳周边的多家规划较小的钛酸锂出产厂家。

四川兴能是一家专业出产钛酸锂资料的厂家，年产能达3000t，钛酸锂出产工艺具有客户习惯性和安稳性，可在不改变现有出产线和设备的情况下灵活调整，出产出合适不一样客户要求的钛酸锂，并坚持商品技能目标的安稳。兴能依托上游的锂矿与钛矿资源，可完成从原矿到终究资料的协同出产，由此可完成钛酸锂商品功能提高和本钱下降，防止质料商场动摇带来的影响。

2.钛酸锂电池及其在电动车和储能方面的使用

国际上能够批量出产钛酸锂电池的厂家并不多，首要以美国奥钛与日本东芝集团为代表。钛酸锂电池的使用商场首要有电动车、储能商场及工业使用。

美国奥钛的钛酸锂电池制作方面有其共同的核心技能，在国际上大标准钛酸锂电池制作方面仍处于抢先地位，并已处理了所谓的“胀气”疑问。现在其第4代65Ah单体钛酸锂电池已用于储能体系，在65℃循环上万次仍无显着的容量衰减。

在钛酸锂电池体系使用方面，奥钛为美国加州供给的混合电动巴士已于2008年投入运转至今。其燃油经济性目标为106.4kg/L远高于一般柴油发电机的23.8kg/L。公司为夏威夷天然动力所的10.5MW风力发电场供给了1MW的存储体系并与本地电网的并网，同时供给为期3年的技能支持效劳。此钛酸锂电池储能体系首要用于调控可再生动力的电压动摇，并将机组的负荷改变率控制在1MW/min以内。

奥钛的1MW大容量高功率储能机组是现在在美国电网中仅有得到2年多实地商业运作和功能质量查验经过的大容量钛酸锂电池商品。储能体系循环次数超越500000次，充放电总电量超越3300MWh，体系容量丢失小于2%，且功率并没有显着的衰减。

日本东芝批量出产以“SCiB”为品牌的钛酸锂电池。其间3.2Ah、10Ah及20Ah铝壳方形电池首要用于电动摩托、电动轿车及轿车启停电池。SCiB电池有着迅速充电和长寿数的优势，10分钟即可充电90%以上，反复充放电3000次电量容量衰减缺乏10%，现已批量使用于“EV—neo”电动摩托车上。

在储能方面，东芝借日本新阳光计划之春风正在将钛酸锂电池使用到大规划储能电站及家庭储能体系。另一家日本公司村田已开发了采用5V镍锰酸锂为正极的新式钛酸锂电池。其电压差为3.2V，能量密度可到达130Wh/K歌，超越了现在磷酸铁锂电池的水平。

国内涵钛酸锂电池出产方面已有多家，如湖州微宏、珠海银隆、深圳博磊达、天津市捷威动力工业有限公司、四川兴能、中信国安盟固利电源技能有限公司、湖南杉杉及安徽和深圳周边的多家规划较小的钛酸锂电池出产厂家。

湖州微宏自2006年建立以来一向致力于钛酸锂技能开发。公司对其钛酸锂电池出产需要的钛酸锂资料、隔阂、电解液以及正极资料进行了垂直联系。近年来为了习惯商场需求，湖州微宏具有了日产8万只10Ah的钛酸锂电池商品的产能以及2倍于的钛酸锂电池的多元正极锂电池商品的产能。

截至2014年底，湖州微宏的10分钟迅速充电电池体系已装备了超越3000辆混合动力为主的电动大巴，首要销往英国、荷兰及我国重庆等地。在储能商场方面，湖州微宏别离在美国的佛蒙特州及我国重庆安装了用于电网调频及电网需求办理的钛酸锂电池储能体系。

珠海银隆现在量产的钛酸锂电池商品有20Ah和65Ah软包电池以及25Ah、30Ah和55Ah圆柱电池，功能目标已到达美国奥钛出产的钛酸锂电池。电池100%DOD的循环次数超越16000次，10%DOD则到达160万次。这几款电池均已经过北方轿车质量监督查验判定实验所(201所)的第三方检查。

在使用方面，银隆新式纯电动公交车运用了圆柱形、寿数长、充放电快的钛酸锂电池，续航路程可达30～80km,迅速充电只需6～10分钟，也可用夜间谷电慢充30～60分钟充溢。该系列车型现已成功地投放于广东湛江、河北邯郸、石家庄等地公交体系。

银隆专为北京公交规划开发的仿古铛铛车于2014年9月投入商业化运营。该车还被指定为北京APEC会议的官方指定用车。在储能商场，银隆别离与国家电网和南边电网协作承当了储能方面的863国家项目，为张北风景储输演示站和深圳宝清电池储能站别离供给了2个2MWh和1个600kWh钛酸锂体系的有些模块、电池箱规划以及体系处理方案。

深圳博磊达经过共同的资料处理方法，能够制备得到功能杰出的Li4Ti5O12资料，并经过技能攻关项目，从钛酸锂电池的出产工艺提高动身，高功能Li4Ti5O12的规划和制备现已获得重大进展，现在量产的商品有17Ah、20Ah和25Ah圆柱电池，处理了钛酸锂电池简单胀气的疑问，获得了高功能的钛酸锂电池商品，并获得了威望的第三方检查陈述。

博磊达公司从高功率Li4Ti5O12电极资料规划下手，研讨Li4Ti5O12资料界面副反应揭示产气机理和处理机制对Li4Ti5O12电极资料在动力电池中的规划化使用并获得了重大突破。

天津捷威得到了美国奥钛的钛酸锂电池出产技能转让，并联系自个多年来在聚合物软包动力电池出产方面的技能积累而茕居特色。公司成功地突破了胀气难题，已具有批量出产大标准单体钛酸锂电池的技能及才能，电池容量到达60Ah，累计出货量为2000万Ah。

该电池能够接受10C以上接连充放电，寿数到达2万次以上，温度规模为-40～60℃，首要使用于快充大巴和调频的储能电站。