钛酸锂电池技能在国内外的开展情况

自从锂离子电池在1991年工业化以来，锂电池的负极资料一直是石墨在统一天下。钛酸锂作为新式锂离子电池的负极资料由于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。与碳负极资料对比，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范围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取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。

由于大都专业锂电人士从来没有真实动手制造过钛酸锂电池商品，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，为何大多数制造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因素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系统就能循环到几万甚至几十万次。

别的，在许多人津津乐道地谈论钛酸锂电池的能量密度偏低时，却忽略了一个简略而首要的事实：那即是钛酸锂电池超长的循环寿数、与众不一样的安全性、优良的功率特性以及杰出的经济性。这些特性却将会是成就现在正在兴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系统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不管在倍率、安全性、长寿数及高低温等方面功能优良。但是由于出产办法过于冗长精密致使出产成本偏高，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造商之一，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本，以湿法技能成功地开发了多款低成本、高倍率、不一样颗粒度的钛酸锂商品。其功能相似的商品在价格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方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。

深圳贝特瑞是现在世界上最大的锂电碳负极供应商。公司具有强壮的研制团队，也是钛酸锂行业标准的起草者之一。深圳贝特瑞强壮的出售网络也将在钛酸锂商场出售中占尽先机，现已推出碳包覆钛酸锂和无碳包覆钛酸锂的2款商品。但是，现在钛酸锂资料并非贝特瑞的主打商品。在钛酸锂电池商场没有全面铺开的情况下，公司还没有在钛酸锂资料的出产上拟定久远的方案。

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造方面有其共同的核心技能，在国际上大规格钛酸锂电池制造方面仍处于抢先地位，并已处理了所谓的“胀气”问题。现在其第4代65Ah单体钛酸锂电池已用于储能系统，在65℃循环上万次仍无显着的容量衰减。

在钛酸锂电池系统使用方面，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的存储系统并与本地电网的并网，一起供给为期3年的技能支持效劳。此钛酸锂电池储能系统首要用于调控可再生动力的电压波动，并将机组的负荷改变率操控在1MW/min以内。

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检验经过的大容量钛酸锂电池商品。储能系统循环次数超越500000次，充放电总电量超越3300MWh，系统容量丢失小于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、电动汽车及汽车启停电池。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，重复充放电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，东芝借日本新阳光方案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系统。另一家日本公司村田已开发了选用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。

1.在我国开展钛酸锂电池技能的理由

钛酸锂电池技能在我国各种储能电池中的竞赛应当占有有利地势、有利地势、人和之优势。光就运用寿数而言，钛酸锂电池超长的循环寿数远胜于各类铅酸电池；其功率、成本及电化学功能更是优于钠硫与液流钒等电池系统。

锂电商品历年来首要商场是便携式电器如手机和手提电脑等。我国的手机与手提电脑的用量虽大，但大多数都不属国内品牌。所以国内锂电厂家在便携式电器上的锂电出售才能输于日韩商品。

但是，钛酸锂技能的适用商场却是混合电动车、特别工业使用及储能使用如调频及电网电压支持等。这些商场在全世界尚处于起步期间，谁执牛耳没有可知。钛酸锂技能有望成为这些商场中的佼佼者。

我国人口基数占全世界约1/5。由于人口众多，我国的电动车、储能及工业使用商场是一个让许多国家的跨国公司所垂涎的无穷商场。这些年我国政府对电动车及储能工业的开展高度重视，各类国家鼓舞方针纷繁出台。我国产的钛酸锂电池系统在重庆及欧洲的混合电动大巴、张北的风景储演示站及深圳宝清储能电站已有了几年的商业化使用数据积累。

别的，我国锂电工业链的上下游早已成气候，除了齐备的电池资料供应与设备制造才能以外，锂电池商品的出产才能也与日、韩三分天下。这就使得我国的锂电出产厂家从传统锂电出产转型到钛酸锂电池商品出产具备了先天的条件。

我国在钛酸锂资料出产方面早已有了像四川兴能、珠海银隆、湖州微宏等既有实力又有经历的公司。在钛酸锂电池出产方面脱颖而出的代表公司有湖州微宏、珠海银隆、深圳博磊达、天津捷威等。

这些公司都现已在国内外电动车及储能商场开始建立了自个的出售途径。特别值得指出的是深圳博磊达具有从资料出产到电池制造及系统集成一系列专有技能与知识产权，现在我国锂电界尚属罕见的具有自主知识产权的出产厂家。

2.钛酸锂资料、电池及电池组制造的瓶颈

既然钛酸锂电池技能有许多别的锂电无法比拟的优越性，那为何至今为止在我国动力行业甚至世界动力范畴使用寥寥呢？因素有以下3个方面：

①钛酸锂资料出产钛酸锂资料的出产从原则上说并不杂乱。但要用作锂离子电池的负极资料，不光需求考究资料具有适宜的比外表积、粒度、密度和电化学功能等，还必须能够习惯于大规划锂电池的出产技能。钛酸锂资料在许多传统锂电出产线上无法正常出产的因素之一即是资料的pH为11或12，吸湿性极强。

②钛酸锂电池制造在事实上，将惯例锂离子电池出产线直接用来出产钛酸锂电池商品并不像仅仅把石墨换成钛酸锂资料那样简略。由于钛酸锂资料对湿度的请求比惯例锂离子电池出产要高得多。为了操控湿度，有些制备技能需求做相应的调整以习惯钛酸锂电池商品出产的特别请求。别的，有些出产设备也需求做相应的改善。如果有条件的话，最佳能专门为钛酸锂电池商品重新规划一条构造紧凑、体积细巧、全封闭式的自动化出产线。

③钛酸锂电池组与惯例锂离子电池不一样，现在国内外出产的钛酸锂电池在成组投入使用一段期间后常会看到软包的单体电池内有微量的气体发生。这些气体与新鲜电池化成时发生的气体不一样。前者能够经过电池出产技能来去掉。但后者则是在电池运用过程中发生的，或许说在现在的技能条件下很难防止。

笔者以为，研讨循环时气体发生的化学反应机理应当不失为一个极好的科研标题。别的，由于钛酸锂电池技能的优越性之一是其高功率功能。尽管电池自身能够接受大电流充放电，但厚的单体电池依然不适于高功率使用由于电池太厚会造成大电流发生的热量难以发出。所以对大功率钛酸锂电池来说，尺度大而薄的软包电池构造仍不失为一个合理的挑选。

3.钛酸锂技能的今后开展方向

最终，在此有必要归纳归纳一下钛酸锂资料作为锂电负极的优下风，优势：超高安全性、超长寿数、高低温工作范围宽、高功率、低成本以及绿色环保。下风：钛酸锂资料能量密度低、吸水性强，电池制造的环境请求高、出产技能要做相应的更新、新技能需求出资必要的设备与更高请求的湿度操控、以及钛酸锂电池的使用商场没有充分翻开。