鈦酸鋰電池真的有那么好？鈦酸鋰電池和磷酸鐵鋰電池包哪個(gè)好？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-13 10:45
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鈦酸鋰電池和磷酸鐵鋰電池包哪個(gè)好?就動(dòng)力電池而言，目前，三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池包以及鈦酸鋰電池在電動(dòng)車領(lǐng)域都有應(yīng)用。磷酸鐵鋰電池，由于安全性能穩(wěn)定、高溫性能好、重量輕等優(yōu)勢(shì)，越來越多的活躍在電動(dòng)客車市場(chǎng)。那么，鈦酸鋰電池和磷酸鐵鋰電池包哪個(gè)好?本文存能電氣小編整理了一些資料供大家閱讀。
鈦酸鋰電池和磷酸鐵鋰電池包的對(duì)比：
鈦酸鋰電池：
鈦酸鋰電池是一種用作鋰離子電池負(fù)極材料-鈦酸鋰，可與錳酸鋰、三元材料或磷酸鐵鋰等正極材料組成2.4V或1.9V的鋰離子二次電池。此外，它還可以用作正極，與金屬鋰或鋰合金負(fù)極組成1.5V的鋰二次電池。普通的鈦酸鋰電池容易發(fā)生脹氣，導(dǎo)致電芯鼓包，電性能也會(huì)大幅下降，極大地降低了鈦酸鋰電池的理論循環(huán)壽命。
鈦酸鋰電池優(yōu)點(diǎn)：
1、安全穩(wěn)定性好
鈦酸鋰的電勢(shì)比純金屬鋰的電勢(shì)高，不易產(chǎn)生鋰晶枝，放電電壓平穩(wěn)，而且，因此提高了鋰電池的安全性能。鈦酸鋰電池進(jìn)行測(cè)試發(fā)現(xiàn)，在針刺、擠壓、短路等嚴(yán)苛測(cè)試下，不冒煙、不起火、不爆炸，安全性遠(yuǎn)高于其他鋰電池。
2、快充性能優(yōu)異
與碳負(fù)極材料相比，鈦酸鋰電池具有較高的鋰離子擴(kuò)散系數(shù)，可高倍率充放電。在大大縮短充電時(shí)間的同時(shí)，對(duì)循環(huán)壽命的影響較小，熱穩(wěn)定性也較強(qiáng)。鈦酸鋰電池十分鐘左右即可充滿。
3、循環(huán)壽命長
鈦酸鋰電池完全充放電循環(huán)次數(shù)可達(dá)3萬次以上，在作為動(dòng)力電池使用10年之后，可能還能作為儲(chǔ)能電池再用20年。用戶在實(shí)際使用中不用更換電池，幾乎不增加后期成本。
4、耐寬溫性能良好
一般電動(dòng)汽車在零下10℃時(shí)充放電就會(huì)出現(xiàn)問題，鈦酸鋰電池耐寬溫性能良好，耐用性強(qiáng)，在零下50℃到零上60℃均可正常充放電，無論是在冰封的北國，還是在炎熱的南方，車輛都不會(huì)因電池“休克”而影響工作，消除了用戶的后顧之憂。
綜上鈦酸鋰電池的優(yōu)勢(shì)，能大幅節(jié)省充電站場(chǎng)地建設(shè)和人員配置成本等，更適合在公交領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。
鈦酸鋰電池缺點(diǎn)：
鈦酸鋰電池負(fù)極采用鈦酸鋰，相比負(fù)極用石墨的主流鋰電池，市場(chǎng)份額十分小眾。
能量密度低，成本高。特別是能量密度低是因?yàn)樨?fù)極材料鈦酸鋰的原理性能決定，很難有大的突破空間。
至于鈦酸鋰電池宣稱的使用壽命長，更難被認(rèn)證。電池壽命還受到正極材料、電解液、隔膜、使用溫度等綜合影響。
磷酸鐵鋰電池包：
磷酸鐵鋰電池包是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。其特色是不含鈷等貴重元素，原料價(jià)格低且磷、鐵存在于地球的資源含量豐富，不會(huì)有供料問題。其工作電壓適中（3.2V）、單位重量下電容量大（170mAh/g）、高放電功率、可快速充電且循環(huán)壽命長，在高溫與高熱環(huán)境下的穩(wěn)定性高。
磷酸鐵鋰電池包優(yōu)點(diǎn)：
體積小，重量輕，鋰電池包的體積是鉛酸蓄電池體積的2/3,重量輕，只有鉛酸蓄電池的1/3～1/4。
循環(huán)壽命長，磷酸鐵鋰電池包循環(huán)壽命有1200～2000次，但傳統(tǒng)鉛酸電池卻只有500～900次。
充放電特性好，鋰電池包充放電電能轉(zhuǎn)換效率可大于97%，鉛酸蓄電池充放電電能量轉(zhuǎn)換效率約為80%左右。
安全環(huán)保，磷酸鐵鋰材料不含任何重金屬與稀有金屬，無毒，無論在生產(chǎn)及使用中均無污染，符合歐洲RoHS規(guī)定，為綠色環(huán)保電池鋰電池。在穿刺、擠壓、過充、短路等實(shí)驗(yàn)中，不爆炸、不起火。
無記憶效應(yīng)，電池可以隨時(shí)充放電。
工作溫度范圍寬廣，磷酸鐵鋰電池包熱峰值可達(dá)350℃-500℃，而鉛酸電池只在200℃左右。
磷酸鐵鋰電池包缺點(diǎn)：
磷酸鐵鋰電池存在一些性能上的缺陷，如振實(shí)密度與壓實(shí)密度很低，導(dǎo)致鋰離子電池的能量密度較低；材料的制備成本與電池的制造成本較高，電池成品率低，一致性差；產(chǎn)品一致性差；知識(shí)產(chǎn)權(quán)問題。
鈦酸鋰電池和磷酸鐵鋰電池包哪個(gè)好?
在純電動(dòng)汽車領(lǐng)域，電池多為磷酸鐵鋰電池包或者三元鋰電池，而近來格力欲收購的銀隆客車，其核心競(jìng)爭(zhēng)力則是另辟蹊徑的鈦酸鋰電池。國內(nèi)汽車廠商應(yīng)用比較多的還是三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池包。鈦酸鋰電池目前還未規(guī)?；?。并且鈦酸鋰電池價(jià)格高（生產(chǎn)成本高，濕度控制要求高），每瓦時(shí)9元左右，與磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池每瓦時(shí)2元左右的差距也是很大的。
鈦酸鋰電池未來市場(chǎng)空間將十分有限。鈦酸鋰電池做的企業(yè)少，將導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)整體研發(fā)投入少，從目前電池企業(yè)研發(fā)投入及規(guī)劃投入看，也很少企業(yè)會(huì)重點(diǎn)發(fā)展鈦酸鋰電池。未來，磷酸鐵鋰電池包技術(shù)進(jìn)步速度將超過鈦酸鋰電池。一般來說，電動(dòng)車最好是用磷酸鐵鋰電池包，安全第一。
新能源汽車市場(chǎng)經(jīng)過多年的發(fā)展，能量密度更高的三元電池逐漸占了上風(fēng)，而能量密度較低的鈦酸鋰電池逐漸被市場(chǎng)邊緣化。鈦酸鋰電池在動(dòng)力電池市場(chǎng)上的節(jié)節(jié)敗退追本溯源是由于直接將能量密度不占優(yōu)勢(shì)的鈦酸鋰電池往長續(xù)航里程的乘用車上套用造成的，這種應(yīng)用錯(cuò)配也導(dǎo)致了其在快充、壽命、安全等方面無可比擬的優(yōu)勢(shì)淪為了雞肋，孔子治學(xué)講究因材施教，鈦酸鋰電池也同樣需要揚(yáng)長避短、差異化競(jìng)爭(zhēng)。
1.鈦酸鋰電池的優(yōu)勢(shì)
超長壽命
鈦酸鋰是一種“零應(yīng)變”材料，其在充放電過程中體積形變小于1%，使得全電池具有優(yōu)異的循環(huán)性能及使用壽命。MGL動(dòng)力公司鈦酸鋰電池產(chǎn)品在25℃-100%DOD的工況條件下循環(huán)至初始容量的80%時(shí)，壽命可達(dá)萬次量級(jí)。因此，盡管目前鈦酸鋰電池制造成本高于石墨體系電池，但其超強(qiáng)耐久性將大大降低長周期使用過程中的電池維修及更換成本。
超快充電
與傳統(tǒng)碳負(fù)極材料的二維鋰離子傳輸通道不同，鈦酸鋰材料為尖晶石結(jié)構(gòu)，具有三維快速鋰離子傳輸通道。MGL動(dòng)力公司采用納米化鈦酸鋰技術(shù)，電池可在數(shù)分鐘內(nèi)完成充電，即使在極寒條件下(-30℃--40℃)也可以進(jìn)行充放電，大大提高用戶使用便利性。該特性使得鈦酸鋰在快充客車、公交等空間體積大、區(qū)間里程短、運(yùn)行頻次高的領(lǐng)域具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。而當(dāng)未來充電網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)大面積覆蓋時(shí)，人們對(duì)于能量密度的要求會(huì)逐漸淡化，極致的用戶體驗(yàn)將成為客戶選擇的主要驅(qū)動(dòng)力。
超高安全性
鈦酸鋰負(fù)極嵌鋰電位約為1.55V (vs. Li+/Li)，遠(yuǎn)高于金屬鋰的還原電位，即使低溫條件下快速充電也難以析出鋰枝晶，保證了鈦酸鋰電池在寬溫度工作區(qū)間內(nèi)的使用安全性。另外，鈦酸鋰材料自身電導(dǎo)率極低，在電池發(fā)生針刺時(shí)，針刺點(diǎn)瞬間放電絕緣，實(shí)現(xiàn)與電極其他部位的分離及失效范圍的有效控制。即使在極端濫用情況下，鈦酸鋰自身的不可燃性及相對(duì)石墨負(fù)極更低的失效反應(yīng)放熱也會(huì)大大降低其失效風(fēng)險(xiǎn)及失效后的危險(xiǎn)程度。因此，在對(duì)安全性能要求極為嚴(yán)苛的軌道交通、電動(dòng)客車、電動(dòng)輪船等領(lǐng)域，相較于石墨負(fù)極電池，鈦酸鋰電池具有超高安全性的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。MGL動(dòng)力公司所有型號(hào)鈦酸鋰電芯產(chǎn)品均已通過國家標(biāo)準(zhǔn)安全測(cè)試項(xiàng)目(GB/T 31485)。
MGL動(dòng)力公司深耕鈦酸鋰電池開發(fā)十三載，針對(duì)鈦酸鋰電池在制造及應(yīng)用過程中的諸多關(guān)鍵問題進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。通過新型混料工藝開發(fā)解決納米鈦酸鋰材料分散問題，保證電極制作的良好加工性能及均一性；通過材料表面處理技術(shù)、水分控制技術(shù)、電解液體系匹配以及化成工藝設(shè)計(jì)優(yōu)化解決鈦酸鋰電池高溫工作中的脹氣問題，保證了其使用過程中的安全性及可靠性；同時(shí)，搭建鈦酸鋰體系模型計(jì)算平臺(tái)輔助電池設(shè)計(jì)優(yōu)化，從微觀電化學(xué)反應(yīng)、電極過程動(dòng)力學(xué)及產(chǎn)熱特性等多角度尋找電極設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工況應(yīng)用中的關(guān)鍵控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)適用于不同應(yīng)用場(chǎng)景的快速定制化產(chǎn)品開發(fā)。目前，公司擁有鈦酸鋰電池相關(guān)技術(shù)專利共十余項(xiàng)。
MGL動(dòng)力公司先后推出功率型8.5Ah、能量功率型25Ah以及能量型VDA40Ah三代典型電芯產(chǎn)品。其中，功率型8.5Ah電芯功率密度可達(dá)2900W/kg (50%SOC)，并具有12C充電、25C放電的超高倍率特性；能量功率型25Ah電芯保持高功率、大倍率特性的同時(shí)，其質(zhì)量能量密度相較于功率型8.5Ah電芯提升約21.3%；能量型VDA40Ah電芯通過輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及電極配方優(yōu)化可實(shí)現(xiàn)110Wh/kg的能量密度，該能量密度在國內(nèi)外鈦酸鋰電池廠家中處于領(lǐng)先水平。
2.鈦酸鋰電池應(yīng)用案例
MGL動(dòng)力公司就鈦酸鋰電芯產(chǎn)品與北京公交集團(tuán)、青年公交集團(tuán)、中車長客股份公司、中車四方股份公司、神州高鐵等多家快充客車及軌道交通領(lǐng)域的優(yōu)質(zhì)客戶形成良好的長期合作關(guān)系,產(chǎn)品電性能、安全性能及耐久可靠性能均得到客戶的廣泛認(rèn)可。
目前，功率型8.5Ah電芯主要應(yīng)用于快充客車領(lǐng)域，于2014年實(shí)現(xiàn)首次產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，批量應(yīng)用于北京公交102路無軌客車。
截止目前運(yùn)行超過4年時(shí)間，未出現(xiàn)任何電池安全故障，定期返廠維護(hù)標(biāo)定也未出現(xiàn)明顯容量及功率衰減；
能量功率型25Ah及能量型VDA40Ah電芯為軌道交通領(lǐng)域定制化開發(fā)產(chǎn)品，公司先后為常州有軌電車項(xiàng)目、德令哈有軌電車項(xiàng)目及“復(fù)興號(hào)”標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組提供多套儲(chǔ)能系統(tǒng)。
