探討鈦酸鋰動力電池的應用前景
來源:未知
2019-05-21 14:52
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2008年東芝報道了4.2Ah SCiB超級鋰電池(Super Charge ion Battery)高功率鈦酸鋰鋰離子動力電池,標稱電壓為2.4V,能量密度約為67.2Wh/kg(131.6Wh/L)。由10個單元串聯(lián)組成的標準模塊能量密度約為50.4 Wh/kg(74.7 Wh/L)。在快速充放電條件下〔25℃,10C(42A)充電,15A放電〕,充放電循環(huán)3 000次,容量衰減不到10%。以50A的大電流進行快充,電池單元及標準模塊均可在5min充滿90%以上的容量。電池還具有良好的低溫放電性能,在-30℃仍可放出80%以上的容量。
同期美國EnerDel、Altairnano公司也報道了各自研發(fā)的鈦酸鋰動力電池適用于電動車和儲能領域。美國EnerDel公司開發(fā)的5Ah混合動力車用鋰離子電池,正極使用尖晶石錳酸鋰(LiMn2O4)材料。電池單元以50C倍率連續(xù)放電可以放出1C容量的95%以上,電池的溫度僅有34.4℃。在-30℃的條件下,以1C倍率放電仍可放出90%以上的容量。循環(huán)壽命方面,在55℃的高溫下,即使多次進行100%DOD 5C充放電循環(huán),1 000次循環(huán)后仍有95%以上的容量保持率,顯示出優(yōu)異的性能。美國Altair Nanotechnologies公司開發(fā)的10Ah高功率鋰離子電池,以Li4Ti5O12為負極材料,鈷酸鋰(LiCoO2)基材料為正極,100%DOD 10C充放電循環(huán)壽命更是高達20 000次以上,在50%荷電狀態(tài)下10s輸出功率密度接近5 000W/kg,10s輸入功率密度大于4 000W/kg,并且具有優(yōu)異的低溫放電性能,即使在-40℃的低溫下,電池的平均電壓仍達到2.1V以上,可以放出60%以上的容量。電池的熱穩(wěn)定性能也十分優(yōu)異,即使在240℃的高溫下,將電池儲存30min 后不冒煙、不著火、不爆炸。從此以鈦酸鋰為負極的鋰離子動力電池成為國內(nèi)外公司和科研院所研發(fā)的熱點。
鈦酸鋰電池的工作電壓一般在2.2~2.5V,是碳負極電池工作電壓的2/3左右,在比能量相同的情況下,需要鈦酸鋰電池的數(shù)量會多出1/3,因此鈦酸鋰電池每瓦時的成本稍高。但是考慮10年以上的使用壽命,其長周期使用成本則大大降低。近年來,我國采用鈦酸鋰電池為動力源的新能源汽車已開始投入運營,鈦酸鋰電池已實現(xiàn)國產(chǎn)化。已有鈦酸鋰電池應用報道的國內(nèi)企業(yè)包括湖州微宏動力有限公司(簡稱“微宏動力”)、中信國安盟固利電源技術有限公司(簡稱“盟固利”)、珠海銀隆新能源有限公司(簡稱“珠海銀隆”)、 安徽天康(集團)股份有限公司(簡稱“安徽天康”)等,應用于快充型純電動客車、插電式混合動力客車、雙源無軌電車等。
2011年微宏動力推出10Ah鈦酸鋰電池,應用于快充純電動及混合動力公交車,在重慶經(jīng)過1年多的運行,行駛5萬多千米,充電2 000多次,在重慶山地和44℃高溫的考驗下,經(jīng)測試衰減不到1%。
2013年盟固利推出8.5Ah鈦酸鋰電池,單體電池6C充放電循環(huán)12 000次容量保持初始容量的90%,電池組的壽命預計將達到80%,15 000次;6C可充入91%容量,12C可充入85%容量。2014年初試運行于北京雙源無軌電車,如圖2所示。每天充放電約30次,運行一年后隨機對電池進行測試,測試數(shù)據(jù)顯示運行一年后電池容量及功率均無衰減,見圖3。2014年底盟固利為北京公交集團進一步提供了30套鈦酸鋰電池系統(tǒng)。
珠海銀隆于2010年收購了掌握先進鈦酸鋰電池技術的Altair Nanotechnologies公司51%的股份,開始投產(chǎn)鈦酸鋰電池,主要產(chǎn)品是180Ah的環(huán)形電池和45Ah的圓柱電池,應用于儲能和電動汽車領域。據(jù)報道2014年底在珠海投放了500輛純電動公交車。
當前國內(nèi)鈦酸鋰電池性能與國外差距不大,鈦酸鋰電池具有快速充電、長壽命、高安全和良好的低溫特性等優(yōu)點,用于新能源汽車領域正逐漸獲得青睞。北汽福田汽車股份有限公司、中通客車、金龍聯(lián)合汽車工業(yè)(蘇州)有限公司、廈門金龍汽車集團股份有限公司、安徽安凱汽車股份有限公司、寧波南車時代傳感技術有限公司等多家主流客車廠已相繼推出鈦酸鋰動力電池的新能源客車。
















