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鈦酸鋰離子電池性能如何呢?

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2020年11月10日  

鈦酸鋰離子電池與磷酸鐵鋰、三元電池相比究竟孰優孰劣?這還要從三種電池的性能說起。眾所周知,鋰離子電池性能重要由正極、負極、電解液和隔膜決定,其中正、負極材料對電池的關鍵指標,如容量、能量密度、循環壽命、安全性、倍率性能、成本等有重要影響。


盡管同以三元為正極材料,但鈦酸鋰離子電池卻打破以石墨烯為負極的傳統電池技術路線,改以鈦酸鋰為負極材料,這讓它成為同行眼中的異類。但正是鈦酸鋰自身的特性,讓這種材料的電池有著顯著特點。


以磷酸鐵鋰-石墨烯、三元-石墨烯、三元-鈦酸鋰三種鋰離子電池為例,單從能量密度來看,鈦酸鋰離子電池處于劣勢。東北證券(000686,股吧)研報指出,目前磷酸鐵鋰離子電池實際比能量為100-120Wh/kg,三元電池則為150-200Wh/kg,其中特斯拉采用的鎳鈷鋁三元電池更是達到252Wh/kg,而銀隆鈦酸鋰離子電池只有90Wh/kg,僅為某些石墨類負極材料電池的一半。


再從成本看,鈦酸鋰離子電池也沒有優勢。目前,銀隆鈦酸鋰離子電池原材料包括氫氧化鈦和氫氧化鋰,其價格高于石墨類負極材料。根據我國電池網調研結果,目前磷酸鐵鋰、三元電池成本在1100元/kwh-1200元/kwh,而鈦酸鋰離子電池成本約為三元電池2-3倍。


能量密度低一倍、成本又高出2-3倍,鈦酸鋰離子電池如何參與市場競爭?顯然,是它自身的獨特優勢打動了部分業內人士。


首先,從電池最重要的安全性指標考慮,鈦酸鋰一枝獨秀。


鈦酸鋰作為負極材料時電位平臺高達1.55V,比傳統石墨負極材料高出1V還多,雖然損失了一些能量密度,但也意味著電池更加安全。技術專家盧藍光曾表示,電池快速充電時對負極電壓需求比較低,但假如過低,鋰離子電池就容易析出非常活潑的金屬鋰,這種鋰離子不僅導電,還能跟電解液起反應,然后釋放熱量,出現可燃氣體,引發火災。而鈦酸鋰因為高出來的1V電壓防止了負極電壓為0的情況,也就間接防止了鋰離子的析出,從而保證了電池的安全性。


由于鈦酸鋰離子電池在高溫、低溫環境中均可以達到安全使用,也體現出其耐寬溫(尤其耐低溫)的重要優勢。目前,銀隆鈦酸鋰離子電池的安全工作溫度區域在-50度到65度之間,而普通石墨類負極電池在溫度低于-20度時能量就開始衰減,-30度時充電容量僅為充電總容量的14%,在嚴寒天氣下根本無法正常工作。


此外,由于鈦酸鋰離子電池即便過度充電,也僅有1%的體積變化,被稱為零應變材料,這使其有著極長的壽命。銀隆董事長魏銀倉曾表示,銀隆鈦酸鋰離子電池壽命可達30年,與汽車使用壽命相當,而普通石墨負極材料電池平均壽命不過3-4年。從全壽命周期看,鈦酸鋰離子電池成本更低。


鈦酸鋰的最后一個優勢是快速充放電能力強,充電倍率高。目前銀隆鈦酸鋰離子電池的充電倍率有10C、甚至20C,而普通石墨負極材料的電池充電倍率僅有2C-4C。


基于鈦酸鋰離子電池的這些技術特點,業內人士認為其契合了新能源公交車、大型儲能裝備的需求。拿公交車來說,一般單趟里程不超過40公里,每次終點站進站等待到下次發車時間間隔至少要幾分鐘時間。這時鈦酸鋰離子電池能量密度低的劣勢不會影響客車的使用,反而體現出電池快充的好處。作為公共交通工具,公交車對電池的安全性、耐用性都提出了更高要求。


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