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鈦酸鋰離子電池和磷酸鐵鋰、三元鋰電池相比哪種比較好?

時(shí)間:2022-11-24 14:58:27來源:OFweek鋰電網(wǎng)

導(dǎo)語:?鈦酸鋰作為負(fù)極材料時(shí)電位平臺(tái)高達(dá)1.55V,比傳統(tǒng)石墨負(fù)極材料高出1V還多,雖然損失了一些能量密度,但也意味著電池更加安全。技術(shù)專家盧藍(lán)光曾表示,電池快速充電時(shí)對負(fù)極電壓需求比較低,但假如過低,鋰離子電池就容易析出非常活潑的金屬鋰,這種鋰離子不僅導(dǎo)電,還能跟電解液起反應(yīng),然后釋放熱量,出現(xiàn)可燃?xì)怏w,引發(fā)火災(zāi)。

       目前,我國主流新能源汽車重要使用正極材料為磷酸鐵鋰或三元材料的動(dòng)力鋰電池,二者在新能源客車、新能源乘用車領(lǐng)域各有優(yōu)勢。那么,鈦酸鋰離子電池和磷酸鐵鋰、三元電池相比哪種比較好?

  這還要從三種電池的性能說起。眾所周知,鋰離子電池性能重要由正極、負(fù)極、電解液和隔膜決定,其中正、負(fù)極材料對電池的關(guān)鍵指標(biāo),如容量、能量密度、循環(huán)壽命、安全性、倍率性能、成本等有重要影響。

  盡管同以三元為正極材料,但鈦酸鋰離子電池卻打破以石墨烯為負(fù)極的傳統(tǒng)電池技術(shù)路線,改以鈦酸鋰為負(fù)極材料,這讓它成為同行眼中的異類。但正是鈦酸鋰自身的特性,讓這種材料的電池有著顯著特點(diǎn)。

  以磷酸鐵鋰-石墨烯、三元-石墨烯、三元-鈦酸鋰三種鋰離子電池為例,單從能量密度來看,鈦酸鋰離子電池處于劣勢。東北證券研報(bào)指出,目前磷酸鐵鋰離子電池實(shí)際比能量為100-120Wh/kg,三元電池則為150-200Wh/kg,其中TSLA采用的鎳鈷鋁三元電池更是達(dá)到252Wh/kg,而銀隆鈦酸鋰離子電池只有90Wh/kg,僅為某些石墨類負(fù)極材料電池的一半。

  再從成本看,鈦酸鋰離子電池也沒有優(yōu)勢。目前,銀隆鈦酸鋰離子電池原材料包括氫氧化鈦和氫氧化鋰,其價(jià)格高于石墨類負(fù)極材料。根據(jù)我國電池網(wǎng)調(diào)研結(jié)果,目前磷酸鐵鋰、三元電池成本在1100元/kwh-1200元/kwh,而鈦酸鋰離子電池成本約為三元電池2-3倍。

  能量密度低一倍、成本又高出2-3倍,鈦酸鋰離子電池如何參和市場競爭?顯然,是它自身的獨(dú)特優(yōu)勢打動(dòng)了部分業(yè)內(nèi)人士。

  首先,從電池最重要的安全性指標(biāo)考慮,鈦酸鋰一枝獨(dú)秀。

  鈦酸鋰作為負(fù)極材料時(shí)電位平臺(tái)高達(dá)1.55V,比傳統(tǒng)石墨負(fù)極材料高出1V還多,雖然損失了一些能量密度,但也意味著電池更加安全。技術(shù)專家盧藍(lán)光曾表示,電池快速充電時(shí)對負(fù)極電壓需求比較低,但假如過低,鋰離子電池就容易析出非常活潑的金屬鋰,這種鋰離子不僅導(dǎo)電,還能跟電解液起反應(yīng),然后釋放熱量,出現(xiàn)可燃?xì)怏w,引發(fā)火災(zāi)。而鈦酸鋰因?yàn)楦叱鰜淼?V電壓防止了負(fù)極電壓為0的情況,也就間接防止了鋰離子的析出,從而保證了電池的安全性。

  由于鈦酸鋰離子電池在高溫、低溫環(huán)境中均可以達(dá)到安全使用,也體現(xiàn)出其耐寬溫(尤其耐低溫)的重要優(yōu)勢。目前,銀隆鈦酸鋰離子電池的安全工作溫度區(qū)域在-50度到65度之間,而普通石墨類負(fù)極電池在溫度低于-20度時(shí)能量就開始衰減,-30度時(shí)充電容量僅為充電總?cè)萘康?4%,在嚴(yán)寒天氣下根本無法正常工作。

  此外,由于鈦酸鋰離子電池即便過度充電,也僅有1%的體積變化,被稱為零應(yīng)變材料,這使其有著極長的壽命。銀隆董事長魏銀倉曾表示,銀隆鈦酸鋰離子電池壽命可達(dá)30年,和汽車使用壽命相當(dāng),而普通石墨負(fù)極材料電池平均壽命不過3-4年。從全壽命周期看,鈦酸鋰離子電池成本更低。

  鈦酸鋰的最后一個(gè)優(yōu)勢是快速充放電能力強(qiáng),充電倍率高。目前銀隆鈦酸鋰離子電池的充電倍率有10C、甚至20C,而普通石墨負(fù)極材料的電池充電倍率僅有2C-4C。

  基于鈦酸鋰離子電池的這些技術(shù)特點(diǎn),業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為其契合了新能源公交車、大型儲(chǔ)能裝備的需求。拿公交車來說,一般單趟里程不超過40公里,每次終點(diǎn)站進(jìn)站等待到下次發(fā)車時(shí)間間隔至少要幾分鐘時(shí)間。這時(shí)鈦酸鋰離子電池能量密度低的劣勢不會(huì)影響客車的使用,反而體現(xiàn)出電池快充的好處。作為公共交通工具,公交車對電池的安全性、耐用性都提出了更高要求。

標(biāo)簽: 鋰電池

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