鈦酸鋰材料、電池及電池組制作的瓶頸

　　既然鈦酸鋰電池技術(shù)有諸多其他鋰電無法比擬的優(yōu)越性，那為何至今為止在中國能源行業(yè)乃至世界能源領(lǐng)域應(yīng)用寥寥呢？原因有以下3個方面。

　　鈦酸鋰材料生產(chǎn)

　　鈦酸鋰材料的生產(chǎn)從原則上說并不復(fù)雜。但要用作鋰離子電池的負(fù)極材料，不但需要講究材料具有合適的比表面積、粒度、密度和電化學(xué)性能等，還必須能夠適應(yīng)于大規(guī)模鋰電池的生產(chǎn)工藝。鈦酸鋰材料在很多傳統(tǒng)鋰電生產(chǎn)線上無法正常生產(chǎn)的原因之一就是材料的pH為11或12，吸濕性極強(qiáng)。這就使得鈦酸鋰材料在電池制作的前段工藝如配料、攪拌、涂布、滾壓時隨地點、氣候、季節(jié)的不同而材料的吸潮量也不同，最終導(dǎo)致產(chǎn)品脹氣、質(zhì)量失控。筆者認(rèn)為，如何降低材料的吸潮性，在鈦酸鋰材料表面包覆一薄層憎水性材料同時又不阻擋鋰離子與電子的進(jìn)出應(yīng)該是一個很值得研究的課題。

　　鈦酸鋰電池制作

　　在事實上，將常規(guī)鋰離子電池生產(chǎn)線直接用來生產(chǎn)鈦酸鋰電池產(chǎn)品并不像僅僅把石墨換成鈦酸鋰材料那樣簡單。因為鈦酸鋰材料對濕度的要求比常規(guī)鋰離子電池生產(chǎn)要高得多。為了控制濕度，有些制備工藝需要做相應(yīng)的調(diào)整以適應(yīng)鈦酸鋰電池產(chǎn)品生產(chǎn)的特殊要求。另外，有些生產(chǎn)設(shè)備也需要做相應(yīng)的改進(jìn)。如果有條件的話，最好能專門為鈦酸鋰電池產(chǎn)品重新設(shè)計一條結(jié)構(gòu)緊湊、體積小巧、全封閉式的自動化生產(chǎn)線。

　　鈦酸鋰電池組

　　與常規(guī)鋰離子電池不同，目前國內(nèi)外生產(chǎn)的鈦酸鋰電池在成組投入應(yīng)用一段時期后常會看到軟包的單體電池內(nèi)有微量的氣體產(chǎn)生。這些氣體與新鮮電池化成時產(chǎn)生的氣體不同。前者能夠通過電池生產(chǎn)工藝來去除。但后者則是在電池使用過程中產(chǎn)生的，或者說在目前的工藝條件下很難避免。以軟包電池為例，一般鈦酸鋰電池組是靠兩端結(jié)實的夾板壓力來保持電池極片之間的均勻接觸以維持電流密度的均一性，無論產(chǎn)氣與否。過多的氣體產(chǎn)生顯然會影響其性能發(fā)揮。這時東芝的鋁殼鈦酸鋰電池就顯示出其優(yōu)越性了，硬殼可以將少量氣體保持在電池內(nèi)而不產(chǎn)生過大的形變。然而，鋁殼電池做大之后（如50Ah）硬體外殼抵御氣壓的功效也就減弱了。筆者認(rèn)為，研究循環(huán)時氣體產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理應(yīng)該不失為一個很好的科研題目。

　　另外，由于鈦酸鋰電池技術(shù)的優(yōu)越性之一是其高功率性能。雖然電池本身可以承受大電流充放電，但厚的單體電池仍然不適于高功率應(yīng)用因為電池太厚會造成大電流產(chǎn)生的熱量難以散發(fā)。所以對大功率鈦酸鋰電池來說，尺寸大而薄的軟包電池結(jié)構(gòu)仍不失為一個合理的選擇。

　　3.鈦酸鋰技術(shù)的今后發(fā)展方向

　　最后，在此有必要綜合概括一下鈦酸鋰材料作為鋰電負(fù)極的優(yōu)劣勢，優(yōu)勢：超高安全性（不易燃不易爆）、超長壽命、高低溫工作范圍寬（-40～65℃）、高功率、低成本（電池負(fù)極僅占全電池成本的20%～30%，按每次循環(huán)的成本來算，鈦酸鋰電池的價格并不高;鈦酸鋰電池系統(tǒng)應(yīng)用于儲能意味著減少了大批更換上萬個電池的次數(shù)及其維護(hù)成本;另外，鈦酸鋰負(fù)極的集流體是鋁，而非昂貴的銅）以及綠色環(huán)保。劣勢：鈦酸鋰材料能量密度低（比較石墨而言）、吸水性強(qiáng)，電池制作的環(huán)境要求高、生產(chǎn)工藝要做相應(yīng)的更新、新工藝需要投資必要的設(shè)備與更高要求的濕度控制（電池生產(chǎn)廠需要被指導(dǎo)如何正確生產(chǎn)鈦酸鋰電池）、以及鈦酸鋰電池的應(yīng)用市場尚未充分打開（需要讓市場用戶及政策制定者充分了解鈦酸鋰系統(tǒng)的優(yōu)勢）。