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(fēng)，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(dǎo)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(xué)講究因材施教，鈦酸鋰離子電池也同樣要揚(yáng)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(dá)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(qiáng)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(fù)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(jìn)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(yùn)行頻次高的領(lǐng)域具有得天獨厚的優(yōu)勢。而當(dāng)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(fù)極嵌鋰電位約為1.55V(vs.Li+/Li)，遠(yuǎn)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(dǎo)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(fù)極更低的失效反應(yīng)放熱也會大大降低其失效風(fēng)險及失效后的危險程度。因此，在對安全性能要求極為嚴(yán)苛的軌道交通、電動客車、電動輪船等領(lǐng)域，相較于石墨負(fù)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(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(xué)反應(yīng)、電極過程動力學(xué)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(dá)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(tuán)、青年公交集團(tuán)、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(rèn)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(yùn)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(hù)標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)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(yùn)行于青藏高原，是目前海拔最高的有軌電車路線，運(yùn)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(yán)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(jìn)行整車實驗，這是我國標(biāo)準(zhǔn)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(rèn)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(jī)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。