鋰離子電池存在哪些安全隱患？鈦酸鋰電池會(huì)更安全嗎？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-10-15 22:09
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近年來(lái)，我國(guó)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)中，壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能，超導(dǎo)儲(chǔ)能和超級(jí)電容，鉛蓄電池、鈉硫電池、液流電池等儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)應(yīng)用加速，尤其是鋰離子電池作為儲(chǔ)能的主要技術(shù)路徑之一，發(fā)展迅速。鋰離子電池的負(fù)極材料主要集中在碳材料、合金材料和鈦酸鋰等幾類。碳材料雖然具有來(lái)源廣泛、合成工藝簡(jiǎn)單、無(wú)毒無(wú)害等優(yōu)點(diǎn)，但是碳電極與金屬鋰的電位接近，當(dāng)電池過(guò)充電時(shí)容易在碳電極表面析出金屬鋰形成鋰枝晶，鋰枝晶會(huì)刺穿隔膜引起短路，帶來(lái)極大安全隱患風(fēng)險(xiǎn)。如果用合金類材料作為負(fù)極替代材料，碳材料部分安全性問(wèn)題,比能量也有所提高,但是在充放電的過(guò)程中,體積容易發(fā)生較大變化,同樣容易穿透隔膜,造成短路。
除了安全，在儲(chǔ)能的商業(yè)化過(guò)程中，成本過(guò)高問(wèn)題是阻礙儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的一大瓶頸。事實(shí)上，除抽水蓄能外，鉛酸、鋰電、鈉硫等各類電化學(xué)儲(chǔ)能，成本都相對(duì)較高，在沒(méi)有儲(chǔ)能電價(jià)政策和補(bǔ)貼政策的前提下，很難實(shí)現(xiàn)盈利。目前中國(guó)已建成的儲(chǔ)能示范工程驗(yàn)證了儲(chǔ)能技術(shù)的可行性，但商業(yè)化運(yùn)營(yíng)模式未能形成。
業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，儲(chǔ)能要推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，必須研發(fā)長(zhǎng)壽命、低成本、高安全的儲(chǔ)能產(chǎn)品，提高用戶端的使用性價(jià)比。
鈦酸鋰技術(shù)有望引領(lǐng)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)
安全，從來(lái)都是鈦酸鋰的優(yōu)點(diǎn)。碳材料、合金材料作為負(fù)極的劣勢(shì)恰恰是鈦酸鋰的優(yōu)勢(shì)。相關(guān)研究顯示，鈦酸鋰材料負(fù)極能吸收正極發(fā)生分解反應(yīng)釋放出的氧氣，晶型結(jié)構(gòu)幾乎不會(huì)發(fā)生變化，大幅度降低了電池?zé)崾Э氐娘L(fēng)險(xiǎn)，使得電池能夠在高溫、低溫環(huán)境中均可以達(dá)到安全使用標(biāo)準(zhǔn)，破解安全難題。
電池壽命是決定成本的重要因素。鈦酸鋰電池有望以長(zhǎng)壽命來(lái)攤薄全生命周期成本，率先實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能的商業(yè)化。據(jù)專家介紹，與傳統(tǒng)鋰離子電池普遍采用的石墨材料相比，鈦酸鋰材料在充放電嵌脫鋰過(guò)程中，骨架結(jié)構(gòu)幾乎不發(fā)生收縮或膨脹，被稱為“零應(yīng)變”材料，避免了一般電極材料脫、嵌鋰離子時(shí)晶胞體積應(yīng)變而造成的電極結(jié)構(gòu)損壞的問(wèn)題，因此壽命得到巨大突破。據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)定，鈦酸鋰電池的循環(huán)壽命可達(dá)25000次以上，是普通鋰電池4-8倍，壽命可達(dá)30年。
提及鈦酸鋰，不得不提國(guó)內(nèi)最大的全國(guó)最大的鈦酸鋰電池生產(chǎn)企業(yè)——銀隆新能源。已在全國(guó)100多座城市運(yùn)營(yíng)的銀隆新能源汽車我們非常熟悉，殊不知其實(shí)銀隆是先行布局儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)，再布局新能源客車的。銀隆早已意識(shí)到儲(chǔ)能是未來(lái)推動(dòng)新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的前瞻性技術(shù)并致力于儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)。2017年，銀隆與中國(guó)電力科學(xué)研究院等單位聯(lián)合研究的“儲(chǔ)能用低成本鈦酸鋰電池研制及系統(tǒng)集成技術(shù)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用”項(xiàng)目，在保證鈦酸鋰電池高安全、長(zhǎng)壽命本征特性的同時(shí)，使成本大幅下降，被評(píng)為北京市科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，該技術(shù)項(xiàng)目的相關(guān)研究成果除了在“國(guó)家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程”項(xiàng)目中得到應(yīng)用外，對(duì)于在北京—張家口舉辦的2022年冬奧會(huì)以及北京電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也將發(fā)揮重要作用。
除了在安全、壽命方面的優(yōu)勢(shì)外，充電速度也是大規(guī)模儲(chǔ)能比拼的重要指標(biāo)。數(shù)據(jù)顯示，同等容量，傳統(tǒng)鋰電池需要充電2-4小時(shí)，而鈦酸鋰電池僅需要6分鐘，這被認(rèn)為具有極強(qiáng)的調(diào)峰價(jià)值。鈦酸鋰的高倍率性能能夠提供3C配置系統(tǒng)，為用戶提供一個(gè)最小規(guī)模的高倍率系統(tǒng)完成調(diào)頻等輔助服務(wù)，瞬間提供大倍率的輸入/輸出。
除了安全，在儲(chǔ)能的商業(yè)化過(guò)程中，成本過(guò)高問(wèn)題是阻礙儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的一大瓶頸。事實(shí)上，除抽水蓄能外，鉛酸、鋰電、鈉硫等各類電化學(xué)儲(chǔ)能，成本都相對(duì)較高，在沒(méi)有儲(chǔ)能電價(jià)政策和補(bǔ)貼政策的前提下，很難實(shí)現(xiàn)盈利。目前中國(guó)已建成的儲(chǔ)能示范工程驗(yàn)證了儲(chǔ)能技術(shù)的可行性，但商業(yè)化運(yùn)營(yíng)模式未能形成。
業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，儲(chǔ)能要推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，必須研發(fā)長(zhǎng)壽命、低成本、高安全的儲(chǔ)能產(chǎn)品，提高用戶端的使用性價(jià)比。
鈦酸鋰技術(shù)有望引領(lǐng)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)
安全，從來(lái)都是鈦酸鋰的優(yōu)點(diǎn)。碳材料、合金材料作為負(fù)極的劣勢(shì)恰恰是鈦酸鋰的優(yōu)勢(shì)。相關(guān)研究顯示，鈦酸鋰材料負(fù)極能吸收正極發(fā)生分解反應(yīng)釋放出的氧氣，晶型結(jié)構(gòu)幾乎不會(huì)發(fā)生變化，大幅度降低了電池?zé)崾Э氐娘L(fēng)險(xiǎn)，使得電池能夠在高溫、低溫環(huán)境中均可以達(dá)到安全使用標(biāo)準(zhǔn)，破解安全難題。
電池壽命是決定成本的重要因素。鈦酸鋰電池有望以長(zhǎng)壽命來(lái)攤薄全生命周期成本，率先實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能的商業(yè)化。據(jù)專家介紹，與傳統(tǒng)鋰離子電池普遍采用的石墨材料相比，鈦酸鋰材料在充放電嵌脫鋰過(guò)程中，骨架結(jié)構(gòu)幾乎不發(fā)生收縮或膨脹，被稱為“零應(yīng)變”材料，避免了一般電極材料脫、嵌鋰離子時(shí)晶胞體積應(yīng)變而造成的電極結(jié)構(gòu)損壞的問(wèn)題，因此壽命得到巨大突破。據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)定，鈦酸鋰電池的循環(huán)壽命可達(dá)25000次以上，是普通鋰電池4-8倍，壽命可達(dá)30年。
提及鈦酸鋰，不得不提國(guó)內(nèi)最大的全國(guó)最大的鈦酸鋰電池生產(chǎn)企業(yè)——銀隆新能源。已在全國(guó)100多座城市運(yùn)營(yíng)的銀隆新能源汽車我們非常熟悉，殊不知其實(shí)銀隆是先行布局儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)，再布局新能源客車的。銀隆早已意識(shí)到儲(chǔ)能是未來(lái)推動(dòng)新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的前瞻性技術(shù)并致力于儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)。2017年，銀隆與中國(guó)電力科學(xué)研究院等單位聯(lián)合研究的“儲(chǔ)能用低成本鈦酸鋰電池研制及系統(tǒng)集成技術(shù)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用”項(xiàng)目，在保證鈦酸鋰電池高安全、長(zhǎng)壽命本征特性的同時(shí)，使成本大幅下降，被評(píng)為北京市科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，該技術(shù)項(xiàng)目的相關(guān)研究成果除了在“國(guó)家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程”項(xiàng)目中得到應(yīng)用外，對(duì)于在北京—張家口舉辦的2022年冬奧會(huì)以及北京電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也將發(fā)揮重要作用。
除了在安全、壽命方面的優(yōu)勢(shì)外，充電速度也是大規(guī)模儲(chǔ)能比拼的重要指標(biāo)。數(shù)據(jù)顯示，同等容量，傳統(tǒng)鋰電池需要充電2-4小時(shí)，而鈦酸鋰電池僅需要6分鐘，這被認(rèn)為具有極強(qiáng)的調(diào)峰價(jià)值。鈦酸鋰的高倍率性能能夠提供3C配置系統(tǒng)，為用戶提供一個(gè)最小規(guī)模的高倍率系統(tǒng)完成調(diào)頻等輔助服務(wù)，瞬間提供大倍率的輸入/輸出。
