大咖热议钛酸锂电池的技术发展现状

    近来，一场关于钛酸锂电池的研讨会在无锡闭幕。业界对钛酸锂的热心超乎想象，与会嘉宾对多项议题进行了充沛、深入讨论，参会者纷纷表明受益匪浅。笔者梳理了多位讲演嘉宾的讲话内容，从中能够一窥钛酸锂电池的技能开展现状以及业界对关键疑问的观念。
    钛酸锂电池功能研讨最新进展
    储能被以为是新动力的下一个风口，钛酸锂电池在储能范畴的使用被大家寄予厚望。中国电力科学研讨院院长来小康在陈述中共享了他们团队在钛酸锂储能电池重构技能、评测技能以及体系使用技能的攻关与使用经验。他们通过研讨发现，钛酸锂电池寿数受日历时刻影响较大，现在首要进行循环寿数与加快老化，接下需求寻觅日历时刻与加快老化的联系，对现有的电化学模型进行优化，与将来更细化的边界条件联系，进步锂离子储能电池加快评估办法的精度。
  较快的充电速度和较长的使用寿数是大家对动力电池不变的等待。微宏动力体系(湖州)有限公司(以下简称“微宏动力”)技能副总裁刘文娟介绍了公司动力电池的研制进展状况。微宏动力商品路线图显示，公司研制的电池技能阅历了“LPTO—LPCO—MPCO”的演化，其中，LPTO电池充电倍率到达6C，循环寿数到达25000次;LPCO电池能量密度为120~140Wh/kg，充电倍率为4C，循环寿数达10000次以上，且可在-30℃环境下发动;2017年研制的MPCO电池，质量能量密度到达170Wh/kg，体积能量密度到达300Wh/L，充电倍率到达4C，循环寿数到达7000次以上，这款电芯现已方案装载到租借车上。
    天津捷威动力工业有限公司(以下简称“捷威动力”)对于48Ah高能钛酸锂电池展开了研制，现在该商品在1C充电状况下，能量密度满意115Wh/kg;6C状况下，恒流充入比到达84%，6C放电容量坚持率到达95%，且-20℃放电容量坚持率到达77%。捷威动力技能总监王驰伟表明，公司预计于2017年底完结120Wh/kg商品的开发。对于钛酸锂电池来说，这一能量密度实在不低，在会上也导致热议。
    天津大学化工学院使用化学系唐致远教授团队研制出圆柱型超大容量单体400Ah钛酸锂/磷酸铁锂电池。该电池首次选用热稳定性杰出的磷酸铁锂为正极资料，以“零应变”的钛酸锂为负极资料，从动力电池内部构造的规划出发，处理了电池内部散热、电流密度分配与电池超大容量和高动力性之间的对立联系，确保了电池的安全性和循环寿数(800次以上)。此外，该团队规划了新颖的不锈钢外壳，本钱更低，电池的耐压、抗冲击等有用功能较强。据了解，该项目获得已授权的国家发明专利已达十多项，除了民用以外，在航空航天、军事等范畴均有着广泛的工业化使用远景。
    钛酸锂电池资料立异
  钛基负极资料：复旦大学化学系新动力研讨院夏永姚教授团队研制出一种新式锂离子电池负极资料——Li2TiSi5，这种钛基负极资料填补了现有的商业化锂离子电池用碳与钛酸锂负极资料之间的空白，具有必定的使用远景。
    “零应变”资料Li4Ti5O12虽然避免了石墨负极枝晶发生的疑问，但其较低的理论容量(160 mAh/g)和过高的嵌锂电位(相对于金属锂要1.5V), 构成电池的能量密度较低。为了确保电池的安全性与高能量密度，研制具有相对较大容量和嵌锂电位低于1V但不挨近Li堆积电位的新负极资料变成燃眉之急。夏永姚教授科研团队研制的新式钛基负极资料Li2TiSiO5，不只具有较大的容量(308mA/g)，并且嵌锂电位相对较低(约0.28V ，vs. Li+/Li)，对钛酸锂电池的进一步开展具有重要意义。
    高功能微纳负极资料：深圳市贝特瑞新动力资料股份有限公司(以下简称“贝特瑞”)对钛酸锂商品的开发较早，贝特瑞研讨院院长任建国表明，公司微纳构造第II代商品(LTO-2S)优化了空地散布，采纳球型规划，有利于进步振实和压实。这种微纳负极资料首要使用于“超电”，已于2016年成功量产。据电池中国网了解，贝特瑞第III代商品(LTO-3S)于2017年开端研制。
  石墨烯复合钛酸锂负极资料：对于钛酸锂电池导电性差、锂扩散系数不高、低能量密度等疑问，天津普兰动力科技有限公司研制出石墨烯复合钛酸锂负极资料，以该资料作为负极的电池安全性好，循环寿数长，体积应变小，有着较高的SOC利用率。
    改性钛酸锂资料：山东玉皇新动力科技有限公司研制出改性钛酸锂资料，用于制作高功能电池。公司通过碳氮导电层润饰、离子掺杂，进步电子导电率;通过对纳米氧化物/氮化物进行外表润饰，进步比容量。在循环方面，1C状态下的比容量达174.2mAh/g，循环1100周容量坚持率为90.4%;倍率方面，10C比容量约为120mAh/g;恒流15C快充(约3.5min)，充进约90%的额定容量。
    对产气疑问的讨论
    天津市捷威动力工业有限公司董事长郭春泰表明，钛酸锂电池有几大难题：能量密度低，制作艰难，本钱高。其中，产气是钛酸锂电池制作和使用过程中的一个老大难疑问，如果操控欠好，会在必定程度上影响电池的安全功能。
    至于产气的因素，清华大学深圳研讨生院贺艳兵副教授以为，钛酸锂和电解液溶剂之间的本征界面反响是电池产气的首要因素，发生的气体首要有氢气、一氧化碳和二氧化碳等。
  那么，咱们该怎么看待钛酸锂电池产气疑问?中国科学院成都有机化学研讨所研讨员范未峰对比乐观，他将产气疑问是不是影响到动力电池的使用作为判别规范。他举例说，循环次数在10000次以内的动力电池，受到产气的影响很小;在出产中，有些公司在软包电池上留一个小气囊，可为发生的气体留一个空间。因而，范未峰以为产气疑问对钛酸锂电池几乎不构成影响。
    银隆新动力电池研讨院研制部司理詹世英以为，产气疑问是一切锂电池都有的一个化学疑问，其处理的关键在于资料和出产工艺。
贺艳兵团队的处理方案是，在钛酸锂和电解液界面之间树立隔绝层(如钛酸锂外表构建纳米碳包覆层)，协同隔绝层上构成的SEI膜，可显着按捺钛酸锂/电解液的界面反响，一起还进步了钛酸锂的循环稳定性。他们对于性地开宣布了兼具高密度、高倍率和长循环功能的无胀气纳米级、亚纳米级和微米级致密构造的钛酸锂资料。
  微宏动力对钛酸锂电池负极资料做了改善，一起调整电解液配方和出产工艺，因而其出产的软包LPTO电池具有了较高的安全性;捷威动力采纳高电位强制成膜的办法来处理;天津普兰动力科技有限公司的做法也是削减或隔绝反响活性点。
    此外，对于产气及安全疑问，台湾工业技能研讨院工业经济与趋势研讨中心资深工业分析师吕学隆以为，用方型电池比软包电池更安全。山东玉皇新动力科技有限公司首席科学家薛嘉渔着重，电池安满是一项体系性工程，并非仅仅是一两种资料的疑问。虽然钛酸锂电池存在产气疑问，他仍然以为钛酸锂电池是现在最安全的一种电池。
    一起，有些嘉宾也对于钛酸锂颗粒巨细疑问宣布了自个的见地。开始，业界以为钛酸锂颗粒越小越好，均把技能重心放在钛酸锂的颗粒细化上;后来通过出产实践逐渐发现，颗粒并非越小越好：越细的颗粒，可能会带来越多的副反响。这一观念现在已变成业界一致，也印证了钛酸锂技能开展的弯曲之路。
钛酸锂电池前路仍然会有崎岖，但方向终归是向前。业界公司和研讨机构对钛酸锂电池技能开展所做的尽力，将推动钛酸锂电池不断向前开展。