鈦酸鋰電池技術發展現狀和優缺點詳解

來源：存能電氣  日期：2019-04-17 08:55  瀏覽量：次

　　鈦酸鋰電池技術發展現狀和優缺點詳解。發展儲能技術是促進新能源發電、提高電網安全穩定性的關鍵核心技術之一。鈦酸鋰電池是最具應用前景的儲能電池之一，鈦酸鋰電池具有循環壽命長、安全性能好等特點，很好的契合了電網儲能的應用場景。

　　鈦酸鋰電池技術發展現狀

　　鈦酸鋰電池具有尖晶石結構所特有的三維鋰離子擴散通道，具有功率特性優異和高低溫性能佳等優點。與碳負極材料相比，鈦酸鋰的電位高，這就導致通常在電解液與碳負極表面上生長的固液層(SEI)在鈦酸鋰表面基本上不形成。更重要的是在正常電池使用的電壓范圍內鋰枝晶在鈦酸鋰表面上難以生成。這就在很大程度上消除了由鋰枝晶在電池內部形成短路的可能性。

　　所以鈦酸鋰為負極的鋰離子電池的安全性是目前筆者見到的各種類型的鋰電池中最高的。近10多年來，國內外對鈦酸鋰電池技術的研究可謂是風起云涌。其產業鏈可分為鈦酸鋰材料制備、鈦酸鋰電池生產與鈦酸鋰電池系統的集成及其在電動車及儲能市場的應用。

　　國際上能夠批量生產鈦酸鋰電池的廠家并不多，主要以美國奧鈦納米技術公司與日本東芝集團為代表。鈦酸鋰電池的應用市場主要有電動車(巴士、軌道交通等)、儲能市場(調頻、電網質量、風場等)及工業應用。以鈦酸鋰為負極的新型鋰離子電池，突破了石墨作為負極的固有局限性，性能顯著優于傳統的鋰離子電池，成為最具應用前景的儲能電池之一。

　　鈦酸鋰電池在規模應用中面臨的主要問題是成本問題，項目研發之初，其價格是磷酸鐵鋰電池價格的4—6倍。雖然性能顯著優于現有鋰離子電池，但是經濟性因素極大的限制了鈦酸鋰電池的市場推廣。因此，鈦酸鋰電池要實現大規模儲能應用，需要在現有的電動汽車用鈦酸鋰電池的基礎上進行技術重構，包括材料體系、電池設計、生產工藝等方面的技術重構，在保證鈦酸鋰電池長壽命本征特性的同時，大幅降低成本。

　　鈦酸鋰電池的四大優點

　　1、安全穩定性好

　　由于鈦酸鋰負極材料嵌鋰電位高，在充電的過程中避免了金屬鋰的生成和析出，又因其平衡電位高于絕大部分電解質溶劑的還原電位，不與電解液反應，不形成固—液界面鈍化膜，避免了很多副反應的發生，從而大大的提高了安全性。“儲能電站和電動汽車一樣，安全穩定性是最為重要的指標。”楊凱說。

　　2、快充性能優異

　　充電時間太長一直是電動汽車發展過程中難以跨越的障礙。一般采用慢充的純電動公交車，充電時間至少要4個小時以上，很多純電動乘用車的充電時間更是長達8個小時。而鈦酸鋰電池十分鐘左右即可充滿，較傳統的電池有了質的飛躍。

　　3、循環壽命長

　　與傳統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程中，骨架結構幾乎不發生收縮或膨脹，被稱為“零應變”材料，避免了一般電極材料脫/嵌鋰離子時晶胞體積應變而造成的電極結構損壞的問題，因而具有非常優異的循環性能。根據實驗數據測定，普通磷酸鐵鋰電池循環壽命平均為4000—6000次，而鈦酸鋰電池的循環壽命可達25000次以上。

　　4、耐寬溫性能良好

　　一般電動汽車在-10℃時充放電就會出現問題，鈦酸鋰電池耐寬溫性能良好，耐用性強，在-40℃到70℃均可正常充放電，無論是在冰封的北國，還是在炎熱的南方，車輛都不會因電池“休克”而影響工作，消除了用戶的后顧之憂。

　　鈦酸鋰電池的缺點

　　1、對鋰電位高，導致工作電壓低，能量密度降低

　　2.電池制作過程容易產氣

　　3.電子導電性不好

　　鈦酸鋰電池為何沒有成為主流電池？

　　鈦酸鋰材料在電池中作為負極材料使用，由于其自身特性的原因，材料與電解液之間容易發生相互作用并在充放循環反應過程中產生氣體析出，因此普通的鈦酸鋰電池容易發生脹氣，導致電芯鼓包，電性能也會大幅下降，極大地降低了鈦酸鋰電池的理論循環壽命。測試數據表明，普通的鈦酸鋰電池在經過1500-2000次左右的循環就會發生脹氣的現象，導致無法正常使用，這也是制約鈦酸鋰電池大規模應用的一個重要原因。

　　鈦酸鋰電池能量密度低，為儲備相同能量，體積必然增大，相應的隔膜、銅箔、鋁箔、電解液也全面增多，加上鈦本身就是貴金屬，很破突破成本控制瓶頸，制造成本太高。

　　鈦酸鋰電池的儲能技術在日本早有試點運營，日本階梯電價每度價差達1.6元，國內也就七八毛錢，相比成本，根本不劃算，所以難以推廣。

　　以上就是鈦酸鋰電池的發展現狀及優缺點的介紹，鈦酸鋰電池能量密度相對比較低，將來不會太主流。