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       新能源汽車市場經過多年的發展，能量密度更高的三元電池逐漸占了上風，而能量密度較低的鈦酸鋰電池逐漸被市場邊緣化。鈦酸鋰電池在動力電池市場上的節節敗退追本溯源是由于直接將能量密度不占優勢的鈦酸鋰電池往長續航里程的乘用車上套用造成的，這種應用錯配也導致了其在快充、壽命、安全等方面無可比擬的優勢淪為了雞肋，孔子治學講究因材施教，鈦酸鋰電池也同樣需要揚長避短、差異化競爭。

 

       中信國安盟固利動力科技有限公司（以下簡稱“MGL動力公司”）堅守并致力于鈦酸鋰電池開發及應用發掘十余載，具有深厚的鈦酸鋰技術積累以及豐富的電芯制造和產品應用經驗。在這個萬物復蘇的季節，我們一起跟隨MGL的腳步聽一聽鈦酸鋰電池的“春天”到底在哪里？

 

      1.鈦酸鋰電池的優勢

 

        超長壽命

 

       鈦酸鋰是一種“零應變”材料，其在充放電過程中體積形變小于1%，使得全電池具有優異的循環性能及使用壽命。MGL動力公司鈦酸鋰電池產品在25℃-100%DOD的工況條件下循環至初始容量的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。

 

       超快充電

 

       與傳統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構，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，電池可在數分鐘內完成充電，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、區間里程短、運行頻次高的領域具有得天獨厚的優勢。而當未來充電網絡實現大面積覆蓋時，人們對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主要驅動力。

 

       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，保證了鈦酸鋰電池在寬溫度工作區間內的使用安全性。另外，鈦酸鋰材料自身電導率極低，在電池發生針刺時，針刺點瞬間放電絕緣，實現與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、電動輪船等領域，相較于石墨負極電池，鈦酸鋰電池具有超高安全性的獨特優勢。MGL動力公司所有型號鈦酸鋰電芯產品均已通過國家標準安全測試項目(GB/T 31485)。

 

       MGL動力公司深耕鈦酸鋰電池開發十三載，針對鈦酸鋰電池在制造及應用過程中的諸多關鍵問題進行技術攻關。通過新型混料工藝開發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、水分控制技術、電解液體系匹配以及化成工藝設計優化解決鈦酸鋰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計優化，從微觀電化學反應、電極過程動力學及產熱特性等多角度尋找電極設計、結構設計及工況應用中的關鍵控制參數，實現適用于不同應用場景的快速定制化產品開發。目前，公司擁有鈦酸鋰電池相關技術專利共十余項。

 

       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電芯通過輕量化結構設計及電極配方優化可實現110Wh/kg的能量密度，該能量密度在國內外鈦酸鋰電池廠家中處于領先水平。

 

      2.鈦酸鋰電池應用案例

 

       MGL動力公司就鈦酸鋰電芯產品與北京公交集團、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域的優質客戶形成良好的長期合作關系,產品電性能、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電芯主要應用于快充客車領域，于2014年實現首次產業化應用，批量應用于北京公交102路無軌客車。

 

       截止目前運行超過4年時間，未出現任何電池安全故障，定期返廠維護標定也未出現明顯容量及功率衰減；

       能量功率型25Ah及能量型VDA40Ah電芯為軌道交通領域定制化開發產品，公司先后為常州有軌電車項目、德令哈有軌電車項目及“復興號”標準動車組提供多套儲能系統。

 

       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，運營反饋結果表明，MGL動力鈦酸鋰產品可以經受住高寒及低氣壓的嚴苛環境考驗；裝載能量型VDA40Ah的“復興號”動車于2018年4月進行整車實驗，這是中國標準動車組首次使用鈦酸鋰電池供電，更是對MGL動力公司鈦酸鋰電芯產品安全性的高度認可。

 

      3.結束語

 

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