鈦酸鋰電池與磷酸鐵鋰、三元電池相比究竟孰優(yōu)孰劣？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-24 15:05
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這還要從三種電池的性能說(shuō)起。眾所周知，鋰電池性能主要由正極、負(fù)極、電解液和隔膜決定，其中正、負(fù)極材料對(duì)電池的關(guān)鍵指標(biāo)，如容量、能量密度、循環(huán)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，但鈦酸鋰電池卻打破以石墨烯為負(fù)極的傳統(tǒng)電池技術(shù)路線(xiàn)，改以鈦酸鋰為負(fù)極材料，這讓它成為同行眼中的異類(lèi)。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(diǎn)。
以磷酸鐵鋰-石墨烯、三元-石墨烯、三元-鈦酸鋰三種鋰電池為例，單從能量密度來(lái)看，鈦酸鋰電池處于劣勢(shì)。東北證券研報(bào)指出，目前磷酸鐵鋰電池實(shí)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(dá)到252Wh/kg，而銀隆鈦酸鋰電池只有90Wh/kg，僅為某些石墨類(lèi)負(fù)極材料電池的一半。
再?gòu)某杀究?，鈦酸鋰電池也沒(méi)有優(yōu)勢(shì)。目前，銀隆鈦酸鋰電池原材料包括氫氧化鈦和氫氧化鋰，其價(jià)格高于石墨類(lèi)負(fù)極材料。根據(jù)中國(guó)電池網(wǎng)調(diào)研結(jié)果，目前磷酸鐵鋰、三元電池成本在1100元/kwh-1200元/kwh，而鈦酸鋰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，鈦酸鋰電池如何參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)？顯然，是它自身的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)打動(dòng)了部分業(yè)內(nèi)人士
鈦酸鋰作為負(fù)極材料時(shí)電位平臺(tái)高達(dá)1.55V，比傳統(tǒng)石墨負(fù)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(shù)專(zhuān)家盧藍(lán)光曾表示，電池快速充電時(shí)對(duì)負(fù)極電壓需求比較低，但如果過(guò)低，鋰電池就容易析出非?；顫姷慕饘黉?，這種鋰離子不僅導(dǎo)電，還能跟電解液起反應(yīng)，然后釋放熱量，產(chǎn)生可燃?xì)怏w，引發(fā)火災(zāi)。而鈦酸鋰因?yàn)楦叱鰜?lái)的1V電壓避免了負(fù)極電壓為0的情況，也就間接避免了鋰離子的析出，從而保證了電池的安全性。
由于鈦酸鋰電池在高溫、低溫環(huán)境中均可以達(dá)到安全使用，也體現(xiàn)出其耐寬溫（尤其耐低溫）的重要優(yōu)勢(shì)。目前，銀隆鈦酸鋰電池的安全工作溫度區(qū)域在-50度到65度之間，而普通石墨類(lèi)負(fù)極電池在溫度低于-20度時(shí)能量就開(kāi)始衰減，-30度時(shí)充電容量?jī)H為充電總?cè)萘康?4%，在嚴(yán)寒天氣下根本無(wú)法正常工作。
此外，由于鈦酸鋰電池即便過(guò)度充電，也僅有1%的體積變化，被稱(chēng)為零應(yīng)變材料，這使其有著極長(zhǎng)的壽命。銀隆董事長(zhǎng)魏銀倉(cāng)曾表示，銀隆鈦酸鋰電池壽命可達(dá)30年，與汽車(chē)使用壽命相當(dāng)，而普通石墨負(fù)極材料電池平均壽命不過(guò)3-4年。從全壽命周期看，鈦酸鋰電池成本更低。
鈦酸鋰的最后一個(gè)優(yōu)勢(shì)是快速充放電能力強(qiáng)，充電倍率高。目前銀隆鈦酸鋰電池的充電倍率有10C、甚至20C，而普通石墨負(fù)極材料的電池充電倍率僅有2C-4C。
基于鈦酸鋰電池的這些技術(shù)特點(diǎn)，業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為其契合了新能源公交車(chē)、大型儲(chǔ)能裝備的需求。拿公交車(chē)來(lái)說(shuō)，一般單趟里程不超過(guò)40公里，每次終點(diǎn)站進(jìn)站等待到下次發(fā)車(chē)時(shí)間間隔至少需要幾分鐘時(shí)間。這時(shí)鈦酸鋰電池能量密度低的劣勢(shì)不會(huì)影響客車(chē)的使用，反而體現(xiàn)出電池快充的好處。作為公共交通工具，公交車(chē)對(duì)電池的安全性、耐用性都提出了更高要求。
