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细数钛酸锂电池储能的三大短板硬伤

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时间:2017-02-10 11:21:33
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细数钛酸锂电池储能的三大短板硬伤 钛酸锂优缺点都比较明显。和常见的磷酸铁锂电池、三元锂电池相比,钛酸锂电池的优势在于:循环寿命长,超过10000次(需要配合长寿命正极,如

      钛酸锂优缺点都比较明显。和常见的磷酸铁锂电池、三元锂电池相比,钛酸锂电池的优势在于:循环寿命长,超过10000次(需要配合长寿命正极,如磷酸铁锂);工作温度范围广,在低温环境中依然能正常工作;快充能力强,70kWh的电池只需10分钟即可100%充满。 但是钛酸锂电池存在三大“短板”,严重影响了其大规模商业化应用。   1、钛酸锂电池储能短板一:高温胀气   钛酸锂(LTO)材料在电池中作为负极材料使用,由于其自身特性的原因,材料与电解液之间容易发生相互作用并在充放循环反应过程中产生气体析出,因此普通的钛酸锂电池容易发生胀气,导致电芯鼓包,电性能也会大幅下降,极大地降低了钛酸锂电池的理论循环寿命。测试数据表明,普通的钛酸锂电池在经过1500-2000次左右的循环就会发生胀气的现象,导致无法正常使用,这也是制约钛酸锂电池大规模应用的一个最重要原因。   2、钛酸锂电池储能短板二:能量密度低   钛酸锂的克容量为160-170mAh/g, 是传统石墨负极材料的一半。此外,其对锂电位为1.5V,会极大损失能量密度,即使配合高电压三元正极使用时,钛酸锂pack级的能量密度也只能达到40~50Wh/kg,仅仅与铅酸电池相当,而磷酸铁锂电池(以碳材料做负极)的能量密度已经超过了100Wh/kg。也就意味着,跟碳负极材料电池相比,相同的体积和重量只能存一半的电,续航也只有一半。     这种功率型用途是靠牺牲能量密度得来的,以普通的8m米巴士为例,如果跑到150Km的话,需要配电量约100kWh,采用磷酸铁锂电池系统只需要1吨重的电池;而如果采用钛酸锂的话,需要2~2.5吨的电池系统,如果把这些电池的重量换算成乘客的话, 则少拉15~20人。而且由于材料特性所致,钛酸锂的能量密度问题很难取得突破。   3、钛酸锂电池储能短板三:价格居高不下   此外,这个材料价格贵是肯定的,毕竟钛不是什么特别便宜的东西,你再便宜能有锰铁便宜,再便宜能有石墨便宜?再加上能量密度低,所以算单位能量的价格时,只会更缺乏竞争力。   锂金属是非常珍贵的元素,由于锂电池的充放电是靠锂离子来回迁移完成的,不同电池体系的锂电池的每安时消耗的锂元素是一样的,所以电池体系能量密度越高,锂元素的利用率越高,而钛酸锂电池的能量密度不到磷酸铁锂电池的一半,其锂元素的利用率也不到磷酸铁锂电池的一半,这不仅造成了锂资源的严重浪费,也导致钛酸锂电池物料成本的居高不下,长期降价潜力很小。 珠海银隆的快充也算是一种成功的运行模式。只不过真的得把单位能量(RMB/WH)的价格这笔账算清楚。毕竟受市场认可的产品,成本一定得有竞争力,而在这点上钛酸锂好像不太乐观。 高温胀气痼疾难解,能量密度低,成本又居高不下,钛酸锂能得到市场认可吗?格力向新能源的转型能否成功?恐怕还需要时间来验证。     钛酸锂电池储能优点 1、它为零应变材料,循环性能好; 2、放电电压平稳,而且电解液不致发生分解,提高锂电池安全性能; 3、与炭负极材料相比,钛酸锂具有高的锂离子扩散系数(为2 *10-8cm2/s),可高倍率充放电等。 4、钛酸锂的电势比纯金属锂的高,不易产生锂晶枝,为保障锂电池的安全提供了基础。   钛酸锂电池储能缺点 1、相对其他类型的锂离子动力电池能量密度会低一些。 2、胀气问题一直阻碍着钛酸锂电池的应用。 3、相对其他类型的锂离子动力电池价格偏高。 4、电池一致性仍存在差异,随着充放电次数的增加电池一致性差异会逐渐增大。
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