锂电世界解析启停电池“闹革命” 钛酸锂电池靠啥翻身？

启停电池关于电芯来说，它的基本请求即是电芯具有较高的倍率、较宽的温度规模和较长的循环寿数。现在市面上90%启停电池都是被铅酸电池所占有，可是铅酸电池现在还存在一些疑问，如环境不友好、低温放电功能差、能量密度偏低、循环寿数差等。

作为铅酸电池的替代者，锂离子电池也面临着一些应战，如高倍率充放电功能、安全性和本钱疑问。市面上锂离子电池负极基本上是以石墨为主，但是石墨负极存在几个疑问，首先即是石墨的锂离子扩散系数对比低，所以致使石墨负极锂离子产品倍率功能不是格外理想;

二是循环寿数，石墨负极在脱嵌锂的进程中会发作必定的体积胀大，通常在10%左右，一起石墨负极在外表构成的SEI膜在充放电进程中是一个不断耗费和修正的动态改变进程，所以说运用石墨负极的电池的循环容量衰减疑问还有待战胜;

三是安全思考，石墨负极脱嵌电位渠道在0.1—0.15V左右，很简单在低温或大倍率下构成锂分出，致使安全事故，另一点即是嵌锂态石墨负极自身即是活性十分高的物质，在电池发作热失控的时分它自身具有很高的不安全要素。

作为石墨负极的一个替代品，钛酸锂负极有以下优点，一是较高的锂离子扩散系数，现在来说依据钛酸锂的不一样组成办法能够做到锂离子扩散系数10-7至10-9，然后确保了钛酸锂这个资料的高倍率功能;

二是钛酸锂具有超长的循环寿数，因为钛酸锂资料在脱嵌锂的进程傍边晶格的尺寸改变十分小，被誉为是零应变资料，所以循环寿数十分长;

三是安全性方面，钛酸锂对锂的脱嵌电位1.55V左右，在充放电和低温下很难构成锂枝晶，钛酸锂自身来说也是对比稳定的物质，在安全方面具有得天独厚的优势。

超威创元在钛酸锂基启停电池规划方面首先从资料系统进行挑选，在资料方面首要是挑选小粒径的钛酸锂，经过合理的包覆和掺杂改性，以进步钛酸锂的锂离子扩散系数和导电性为首要目的，而且处理它在电芯制成进程中的加工疑问。

在电解液和多孔薄膜方面，咱们也做了必定的优选，挑选高孔隙率并具有高强度的隔阂，电解液归纳思考了锂离子在常温文低温下的传导速率。

在启停电池的测验方面，超威创元的公司规范是基于VDA规范和国标31484-6来树立的，在一些关键性的目标方面咱们公司规范是严于VDA规范的，比如说低温功能和循环寿数，安全测验上参照国标来进行。

在电芯开发的一起咱们也对电芯进行了热仿真模型剖析，与电池网研究所协作，这个仅仅协作项目的一个有些，从初步的建模剖析来看，受钛酸锂资料的锂离子扩散系数、电导率、比热能、密度、比外表积、粒径等许多要素的影响，电芯在7C倍率放电结束的时分温度场散布仍是对比稳定的，内部温度级差小于4℃，一起7C放电最大温升都小于7℃，这和咱们实际的测验结果对比挨近。

咱们电芯的容量是20Ah，在零下20℃条件下能够放出75.6%的容量，零下30℃的时分能够放出70%的容量，11C充电能够充入97%的容量，7C放电容量坚持率为88%。常温存储，28天往后荷电坚持率在97.7%。1C充放循环8000次，容量坚持率为98.5%。3C充放6000次，容量坚持率为91%。

在电芯安全性测验方面，咱们严厉按照GB/T 31485来测验，此外，咱们还增加了一些愈加严厉的测验项目，如180°弯折、150℃热箱试验、火烧试验。关于电芯的低温发动，VDA规范国家是零下18℃，11C放电10s，请求结尾放电电压为大于1.2V，咱们选用的规范是零下20℃，11C放电10s，同样是请求结尾放电电压大于1.2V。

咱们截取了两个数据，即是80%SOC和100%SOC的低温发动测验，80%SOC零下20℃放电结尾电压为1.38V，100%SOC结尾放电电压为1.54V。咱们按照VDA规范进行了循环测验，测验了50%和17.5%DOD循环测验，50%的DOD循环测验办法即是3C充放，充放电容量为11Ah，充放电区间是50%—100%SOC，循环截止条件即是当结尾放电电压低于1.5V的时分就算是循环停止。

咱们测验了1500周循环，电池的结尾电压大概下降了19mV，还坚持在2.3V以上的结尾放电电压。关于17.5%DOD循环同样是3C充放，充放电容量是3.85Ah，同样是以结尾电压到达1.5V的时分算是循环停止，现在为止进行了2500次循环，结尾电压大概下降了13mV，能够说体现的容量衰减十分小。

这儿再着重一下，咱们的钛酸锂电池具有高的倍率功能，其间一个首要原因即是内存对比小，沟通内阻在0.6mΩ左右，11C充电容量坚持率为97%，低温启停测验，零下20℃@11C放电30s的时分结尾电压大于1.5伏，零下20℃@1C放电容量坚持在72%。

在安全性测验方面，除了按照国标GB/T 31485的测验项目进行测验以外，咱们还增加了一些更为严厉的测验项目，如150℃的热箱存储试验、180°的弯折试验及火烧试验。

咱们也做了极端劣化的试验，火烧试验，火焰温度在600—700℃之间，在焚烧前期不可避免地呈现隔阂和电解液的助燃状况，火焰有一个增加的趋势，可是在增加的瞬间咱们把电芯拿掉往后火焰立刻就平息了，标明电芯自身除了电解液和隔阂外，别的物质是不助燃的，电芯自身的别的首要资料的安全性仍是十分好的。往后咱们对电芯的安全性改善方面也将首要会集在电解液和隔阂方面，以完成彻底不可燃的起停电池开发。

咱们许多作业统筹了启停电池和HEV电芯开发，关于钛酸锂基电池的别的测验项目也进行了许多，这儿就不一一叙述了。

锂电池厂商做一个总结，钛酸锂基起停电池具有超长的寿数，大于 1万次。咱们超威创元的启停电芯经过了150℃热箱存储试验和180°弯折试验，标明它有十分好的安全性，后续还有必定的改善空间，首要是电解液和隔阂方面，以完成彻底不焚烧的启停电池开发。电芯自身具有超高的功率功能，在11C充电的状况下能够充97%的容量。