鈦酸鋰電池可以5分鐘充滿電和數(shù)萬次循環(huán)使用壽命是真的嗎？

新能源汽車市場經(jīng)過多年的發(fā)展，能量密度更高的三元鋰電池逐漸占了上風，而能量密度較低的鈦酸鋰電池逐漸被市場邊緣化。鈦酸鋰離子電池在動力鋰電池市場上的節(jié)節(jié)敗退，主要原因是由于直接將能量密度不占優(yōu)勢的鈦酸鋰離子電池往長續(xù)航里程的乘用車上套用造成的，這種應(yīng)用錯配也導致了其在快充、壽命、安全等方面無可比擬的優(yōu)勢淪為了雞肋，孔子治學講究因材施教，鈦酸鋰離子電池也同樣要揚長避短、差異化競爭。

1.鈦酸鋰離子電池的優(yōu)勢

（1）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動力公司鈦酸鋰離子電池產(chǎn)品在25℃-100%DOD的工況條件下循環(huán)至初始容量的80%時，壽命可達萬次量級。因此，盡管目前鈦酸鋰離子電池制造成本高于石墨體系電池，但其超強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。

（2）超快充電

和傳統(tǒng)碳負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、運行頻次高的領(lǐng)域具有得天獨厚的優(yōu)勢。而當未來充電網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)大面積覆蓋時，人們關(guān)于能量密度的要求會逐漸淡化，極致的用戶體驗將成為客戶選擇的重要驅(qū)動力。

（3）超高安全性

鈦酸鋰負極嵌鋰電位約為1.55V(vs.Li+/Li)，遠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，保證了鈦酸鋰離子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率極低，在電池發(fā)生針刺時，針刺點瞬間放電絕緣，實現(xiàn)和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石墨負極更低的失效反應(yīng)放熱也會大大降低其失效風險及失效后的危險程度。因此，在對安全性能要求極為嚴苛的軌道交通、電動客車、電動輪船等領(lǐng)域，相較于石墨負極電池，鈦酸鋰離子電池具有超高安全性的獨特優(yōu)勢。MGL動力公司所有型號鈦酸鋰電芯產(chǎn)品均已通過國家標準安全測試項目(GB/T31485)。

MGL動力公司深耕鈦酸鋰離子電池開發(fā)十三載，針對鈦酸鋰離子電池在制造及應(yīng)用過程中的諸多關(guān)鍵問題進行技術(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)計優(yōu)化解決鈦酸鋰離子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，搭建鈦酸鋰體系模型計算平臺輔助電池設(shè)計優(yōu)化，從微觀電化學反應(yīng)、電極過程動力學及產(chǎn)熱特性等多角度尋找電極設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計及工況應(yīng)用中的關(guān)鍵控制參數(shù)，實現(xiàn)適用于不同應(yīng)用場景的快速定制化產(chǎn)品開發(fā)。目前，公司擁有鈦酸鋰離子電池相關(guān)技術(shù)專利共十余項。

MGL動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，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)計及電極配方優(yōu)化可實現(xiàn)110Wh/kg的能量密度，該能量密度在國內(nèi)外鈦酸鋰離子電池廠商中處于領(lǐng)先水平。

2.鈦酸鋰離子電池應(yīng)用案例

MGL動力公司就鈦酸鋰電芯產(chǎn)品和北京公交集團、青年公交集團、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可。

目前，功率型8.5Ah電芯重要應(yīng)用于快充客車領(lǐng)域，于2014年實現(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。

截止目前運行超過4年時間，未出現(xiàn)任何電池安全故障，定期返廠維護標定也未出現(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目、德令哈有軌電車項目及”復(fù)興號”標準動車組供應(yīng)多套儲能系統(tǒng)。

其中，裝載有能量功率型25Ah電芯的德令哈有軌電車運行于青藏高原，是目前海拔最高的有軌電車路線，運營反饋結(jié)果表明，MGL動力鈦酸鋰產(chǎn)品可以經(jīng)受住高寒及低氣壓的嚴苛環(huán)境考驗；裝載能量型VDA40Ah的”復(fù)興號”動車于2018年四月進行整車實驗，這是我國標準動車組首次使用鈦酸鋰離子電池供電，更是對MGL動力公司鈦酸鋰電芯產(chǎn)品安全性的高度認可。

3.結(jié)束語

除傳統(tǒng)乘用汽車、商用車、客車的不斷轉(zhuǎn)型，軌道交通、船舶、飛機等領(lǐng)域也逐漸加入新能源行業(yè)大軍，未來將是新型電池技術(shù)及智能平臺百花爭鳴的時代。鈦酸鋰離子電池雖然在能量密度上并不占優(yōu)勢，但是憑借著在快充、安全性和壽命上的無可比擬的優(yōu)勢，通過差異化的競爭，能夠在對充電速度和頻次要求高的領(lǐng)域贏得一席之地，MGL動力公司也將持續(xù)深入鈦酸鋰快充電池技術(shù)開發(fā)，不斷發(fā)掘其性能極限及應(yīng)用潛能，為客戶帶來更為優(yōu)越便利的使用體驗。