新能源汽车市场经过多年的发展，能量密度更高的三元电池逐渐占了上风，而能量密度较低的钛酸锂电池逐渐被市场边缘化。钛酸锂电池在动力电池市场上的节节败退追本溯源是由于直接将能量密度不占优势的钛酸锂电池往长续航里程的乘用车上套用造成的，这种应用错配也导致了其在快充、寿命、安全等方面无可比拟的优势沦为了鸡肋，孔子治学讲究因材施教，钛酸锂电池也同样需要扬长避短、差异化竞争。

 

       中信国安盟固利动力科技有限公司（以下简称“MGL动力公司”）坚守并致力于钛酸锂电池开发及应用发掘十余载，具有深厚的钛酸锂技术积累以及丰富的电芯制造和产品应用经验。在这个万物复苏的季节，我们一起跟随MGL的脚步听一听钛酸锂电池的“春天”到底在哪里？

 

      1.钛酸锂电池的优势

 

        超长寿命

 

       钛酸锂是一种“零应变”材料，其在充放电过程中体积形变小于1%，使得全电池具有优异的循环性能及使用寿命。MGL动力公司钛酸锂电池产品在25℃-100%DOD的工况条件下循环至初始容量的80%时，寿命可达万次量级。因此，尽管目前钛酸锂电池制造成本高于石墨体系电池，但其超强耐久性将大大降低长周期使用过程中的电池维修及更换成本。

 

       超快充电

 

       与传统碳负极材料的二维锂离子传输通道不同，钛酸锂材料为尖晶石结构，具有三维快速锂离子传输通道。MGL动力公司采用纳米化钛酸锂技术，电池可在数分钟内完成充电，即使在极寒条件下(-30℃--40℃)也可以进行充放电，大大提高用户使用便利性。该特性使得钛酸锂在快充客车、公交等空间体积大、区间里程短、运行频次高的领域具有得天独厚的优势。而当未来充电网络实现大面积覆盖时，人们对于能量密度的要求会逐渐淡化，极致的用户体验将成为客户选择的主要驱动力。

 

       超高安全性

 

       钛酸锂负极嵌锂电位约为1.55V (vs. Li+/Li)，远高于金属锂的还原电位，即使低温条件下快速充电也难以析出锂枝晶，保证了钛酸锂电池在宽温度工作区间内的使用安全性。另外，钛酸锂材料自身电导率极低，在电池发生针刺时，针刺点瞬间放电绝缘，实现与电极其他部位的分离及失效范围的有效控制。即使在极端滥用情况下，钛酸锂自身的不可燃性及相对石墨负极更低的失效反应放热也会大大降低其失效风险及失效后的危险程度。因此，在对安全性能要求极为严苛的轨道交通、电动客车、电动轮船等领域，相较于石墨负极电池，钛酸锂电池具有超高安全性的独特优势。MGL动力公司所有型号钛酸锂电芯产品均已通过国家标准安全测试项目(GB/T 31485)。

 

       MGL动力公司深耕钛酸锂电池开发十三载，针对钛酸锂电池在制造及应用过程中的诸多关键问题进行技术攻关。通过新型混料工艺开发解决纳米钛酸锂材料分散问题，保证电极制作的良好加工性能及均一性；通过材料表面处理技术、水分控制技术、电解液体系匹配以及化成工艺设计优化解决钛酸锂电池高温工作中的胀气问题，保证了其使用过程中的安全性及可靠性；同时，搭建钛酸锂体系模型计算平台辅助电池设计优化，从微观电化学反应、电极过程动力学及产热特性等多角度寻找电极设计、结构设计及工况应用中的关键控制参数，实现适用于不同应用场景的快速定制化产品开发。目前，公司拥有钛酸锂电池相关技术专利共十余项。

 

       MGL动力公司先后推出功率型8.5Ah、能量功率型25Ah以及能量型VDA40Ah三代典型电芯产品。其中，功率型8.5Ah电芯功率密度可达2900W/kg (50%SOC)，并具有12C充电、25C放电的超高倍率特性；能量功率型25Ah电芯保持高功率、大倍率特性的同时，其质量能量密度相较于功率型8.5Ah电芯提升约21.3%；能量型VDA40Ah电芯通过轻量化结构设计及电极配方优化可实现110Wh/kg的能量密度，该能量密度在国内外钛酸锂电池厂家中处于领先水平。

 

      2.钛酸锂电池应用案例

 

       MGL动力公司就钛酸锂电芯产品与北京公交集团、青年公交集团、中车长客股份公司、中车四方股份公司、神州高铁等多家快充客车及轨道交通领域的优质客户形成良好的长期合作关系,产品电性能、安全性能及耐久可靠性能均得到客户的广泛认可。

 

       目前，功率型8.5Ah电芯主要应用于快充客车领域，于2014年实现首次产业化应用，批量应用于北京公交102路无轨客车。

 

       截止目前运行超过4年时间，未出现任何电池安全故障，定期返厂维护标定也未出现明显容量及功率衰减；

       能量功率型25Ah及能量型VDA40Ah电芯为轨道交通领域定制化开发产品，公司先后为常州有轨电车项目、德令哈有轨电车项目及“复兴号”标准动车组提供多套储能系统。

 

       其中，装载有能量功率型25Ah电芯的德令哈有轨电车运行于青藏高原，是目前海拔最高的有轨电车路线，运营反馈结果表明，MGL动力钛酸锂产品可以经受住高寒及低气压的严苛环境考验；装载能量型VDA40Ah的“复兴号”动车于2018年4月进行整车实验，这是中国标准动车组首次使用钛酸锂电池供电，更是对MGL动力公司钛酸锂电芯产品安全性的高度认可。

 

      3.结束语

 

       除传统乘用汽车、商用车、客车的不断转型，轨道交通、船舶、飞机等领域也逐渐加入新能源行业大军，未来将是新型电池技术及智能平台百花争鸣的时代。钛酸锂电池虽然在能量密度上并不占优势，但是凭借着在快充、安全性和寿命上的无可比拟的优势，通过差异化的竞争，能够在对充电速度和频次要求高的领域赢得一席之地，MGL动力公司也将持续深入钛酸锂快充电池技术开发，不断发掘其性能极限及应用潜能，为客户带来更为优越便利的使用体验。