鉅大LARGE | 點擊量：854次 | 2022年01月06日
首入推薦目錄 鈦酸充電鋰電池要火？
五月二日，工信部公布了《新能源汽車推廣應(yīng)用推薦車型目錄(2017年第4批)》，本次共有453款新能源車入圍。其中，新能源客車268款，占比59%；新能源乘用車27款，占比6%；新能源專用車158款，占比35%。相比此前的3批目錄，在能量密度方面大幅提升。
同時值得注意的是，本次推薦車型目錄有六款鈦酸鋰離子電池車型入圍。它們分別是：申龍牌純電動城市客車、廣通牌純電動城市客車（三款）、星凱龍牌純電動城市客車、蜀都牌純電動城市客車。這也意味著，鈦酸鋰開始進(jìn)入新能源車市場，被新能源車企和政府所接受。
鈦酸鋰動力鋰電池產(chǎn)品
筆者注意到，六款搭載鈦酸鋰離子電池的車型均為客車車型。業(yè)內(nèi)分析認(rèn)為，這是因為鈦酸鋰離子電池具備的高安全性，有效地滿足了新能源客車關(guān)于高安全性的要求。而乘用車和專用車安全性要求相對較低，在能量密度和補(bǔ)貼直接掛鉤的背景下，并沒有乘用車及專用車車型選用能量密度較低的鈦酸鋰離子電池。
鈦酸鋰離子電池市場覺醒
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
鈦酸鋰離子電池技術(shù)最早出現(xiàn)于上世紀(jì)九十年代，其原本重要用于工業(yè)和儲能以及電網(wǎng)傳輸，并不用于車輛動力源。截止目前，在全球范圍內(nèi)真正具備鈦酸鋰材料核心技術(shù)，并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的公司只有兩家，一家是美國奧鈦納米技術(shù)有限公司，而另一家則是日本的東芝公司。
此前，鈦酸鋰離子電池因為能量密度太低，被追求更長續(xù)航里程的車企所忽略。直到去年格力電器董事長董明珠，因看好珠海銀隆的鈦酸鋰離子電池技術(shù)，經(jīng)一波三折后最終攜手萬達(dá)集團(tuán)等資本巨頭以私人身份進(jìn)駐珠海銀隆。沉寂多時的鈦酸鋰離子電池，才又慢慢地在新能源汽車市場上火熱起來。
董明珠聯(lián)手王健林入股珠海銀隆
此前，在2017年政府公布的新能源汽車補(bǔ)貼方法中強(qiáng)調(diào)，超級電容和快充類的商用車補(bǔ)貼方法，和使用磷酸鐵鋰及三元電池的商用車標(biāo)準(zhǔn)不同。這也意味著，相較于磷酸鐵鋰和三元電池的商用車，使用鈦酸鋰離子電池新能源車型在能量密度限制方面，受到的影響比較小。
在補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)和能量密度掛鉤的當(dāng)下，該標(biāo)準(zhǔn)的出臺使得新能源汽車公司在動力鋰電池的選擇上，開始向鈦酸鋰拋出橄欖枝。筆者也注意到，本次入圍的六款鈦酸鋰離子電池客車，均沒有標(biāo)明具體的能量密度。業(yè)內(nèi)人士因此認(rèn)為，鈦酸鋰離子電池以及快充技術(shù)大規(guī)模推廣的時間已經(jīng)日趨成熟。
而另一個原因是，目前主流的三元電池和磷酸鐵鋰離子電池安全性受到質(zhì)疑。四月底，廣州一輛搭載三元電池的TSLAModelX在高速路上被燒得只剩下骨架；"五一"期間，北京市朝陽區(qū)蟹島度假村停車場發(fā)生電動客車連環(huán)起火事件，燒毀新能源汽車89輛，初步估算此次火災(zāi)損失近億元。
蟹島度假村火災(zāi)事故現(xiàn)場
到底是電池燃燒引發(fā)的火災(zāi)，還是因為車輛設(shè)計缺陷和安全隱患的問題導(dǎo)致事故，目前事故車主和TSLA方面正在爭論之中，目前尚無定論。而蟹島事故發(fā)生后，交警稱因火災(zāi)因柳絮堆積導(dǎo)致，跟動力鋰電池沒有直接關(guān)系。然而頻發(fā)的起火事件，導(dǎo)致消費者對新能源汽車的電池安全性存在深深的疑問。
從電池機(jī)理的角度來分析，鋰離子電池起火爆炸的根源是：電極和電解液在合適的條件下時，出現(xiàn)的劇烈的化學(xué)放熱反應(yīng)導(dǎo)致的熱失控。而鈦酸鋰負(fù)極發(fā)生分解反應(yīng)溫度不僅高于石墨和電解液的反應(yīng)，而且放出的熱量遠(yuǎn)低于石墨反應(yīng)放出的熱量。因此，鈦酸鋰也被成為"零應(yīng)變材料"，在安全性方面遠(yuǎn)高于石墨負(fù)極。
董明珠就曾表示，因為電動汽車對安全性的要求是第一位的，搭載鈦酸鋰離子電池的電動汽車還沒有發(fā)生過起火燃燒的事故，所以才會從鈦酸鋰離子電池切入到新能源汽車領(lǐng)域。據(jù)了解目前董明珠搭載珠海銀隆鈦酸鋰離子電池的新能源皮卡車型已經(jīng)面世，六分鐘可充滿電，續(xù)航里程也達(dá)到了200公里以上。
"盡管國家補(bǔ)貼政策偏向能量密度，但當(dāng)前鋰離子電池的發(fā)展已開始從單一追求高能量密度到兼顧能量密度、安全和運營效率的平衡。盡管一些鋰離子電池具備了高能量密度的優(yōu)勢，卻彌補(bǔ)不了因安全、壽命、耐高低溫性、充電時間所催生的‘副用途’。"珠海銀隆董事長魏銀倉表示，鈦酸鋰離子電池可以有效地解決上述問題。
管中窺豹，可見一斑。今年以來，火熱的鈦酸鋰市場也引來了大批資本的入駐。今年三月份，京威股份聯(lián)合正道新能源、北京致云資產(chǎn)管理有限公司，三方合資成立了"寧波京威動力鋰電池有限公司"，公司注冊資本達(dá)到20億元。京威股份稱，新公司已具備生產(chǎn)鈦酸鋰離子電池的能力。
四月底，微宏動力系統(tǒng)(湖州)有限公司正式獲得由中信證券領(lǐng)投的共計27.6億元人民幣的注資。微宏動力首席執(zhí)行官吳揚(yáng)表示，"這次獲取的投資，我們將用于新技術(shù)、新產(chǎn)品的持續(xù)研發(fā)，以及生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大。未來將將以我國為中心，在歐洲、北美以及亞太范圍內(nèi)全面實行微宏‘清潔城市交通(CCT)’戰(zhàn)略。"
據(jù)悉，微宏動力已有計劃在2017年推出下一代更高能量密度的快充電池產(chǎn)品，同時在浙江湖州的三期廠已于2017年三月初正式開工，三期廠設(shè)計產(chǎn)量11GWh，屆時公司總產(chǎn)量將達(dá)到15GWh，預(yù)計在2019年實現(xiàn)全面產(chǎn)量。其應(yīng)用范圍也從公交領(lǐng)域逐步涉足到出租車領(lǐng)域，并最終實現(xiàn)個人乘用車的電動化。
而作為國內(nèi)鈦酸鋰離子電池的代表公司，珠海銀隆在鈦酸鋰的布局上相對完善。2010年通過收購美國奧鈦納米技術(shù)有限公司，實現(xiàn)對鈦酸鋰離子電池的全面布局。2013年銀隆的鈦酸鋰離子電池開始用于新能源客車。截止2016年上半年，國內(nèi)在運營鈦酸鋰離子電池客車超過3000輛。
魏銀倉透露，目前銀隆在河北武安擁有世界上最大的鈦酸鋰材料和電池生產(chǎn)基地，已具有8.5億Ah/年動力和儲能電池、3000輛/年純電動汽車的生產(chǎn)量力。假如再加上其他已投產(chǎn)和在建的生產(chǎn)基地，預(yù)計今年年底銀隆將會完成超10GWH的產(chǎn)量，是去年產(chǎn)量的十幾倍。
推廣難點正逐個擊破
和常見的磷酸鐵鋰離子電池、三元鋰離子電池相比，鈦酸鋰離子電池的在低溫（-30攝氏度）環(huán)境下放電效率衰減小、快充效能強(qiáng)（6分鐘可充滿電）、循環(huán)壽命可超過3萬次。其缺點則體現(xiàn)在制造成本高（鈦金屬）、能量密度弱、電池單體容易脹氣（形體不穩(wěn)定）。不過，隨著鈦酸鋰離子電池技術(shù)的不斷發(fā)展，上述難題正在被逐個擊破。
首先在能量密度方面，此前鈦酸鋰離子電池通常一公斤只有40~50Wh。以常規(guī)的10米新能源公交車為例，假如配置目前主流的磷酸鐵鋰，可以配200度電，續(xù)航200公里；而鈦酸鋰只能配80度電，續(xù)航約80公里。因此，搭載鈦酸鋰離子電池的車輛，是靠快速充電優(yōu)勢彌補(bǔ)電池密度小而帶來電池電量不足的短板。
魏銀倉公開表示，通過持續(xù)的創(chuàng)新研發(fā)，珠海銀隆第四代高能量密度鈦酸鋰離子電池，較第三代成本下降了40%，而能量密度提高了60%。他同時提到，公司明年推出的第五代鈦酸鋰離子電池能量密度將超越磷酸鐵鋰離子電池，原有的五大優(yōu)勢繼續(xù)保持不變，目前珠海銀隆已具備量產(chǎn)第五代鈦酸鋰離子電池的條件。
和此同時，微宏動力已有計劃在今年推出下一代更高能量密度的鈦酸鋰離子電池產(chǎn)品。成都興能新材料有限公司總經(jīng)理范未峰表示，"目前，常規(guī)的鈦酸鋰離子電池能量密度已經(jīng)可以做到90wh/kg以上，非常規(guī)3V鈦酸鋰甚至可做到150wh/kg。相關(guān)于磷酸鐵鋰普遍110wh/kg的能量密度水平，鈦酸鋰離子電池和之能量密度差距已不是很大。"
銀隆推出的續(xù)航里程達(dá)200公里的皮卡
再來說說業(yè)內(nèi)關(guān)注的鈦酸鋰離子電池的脹氣問題。此前，鈦酸鋰材料表面的鈦離子催化電解液分解出現(xiàn)氣體后，會導(dǎo)致鈦酸鋰離子電池脹氣，脹氣率在25%左右，而電池脹氣會導(dǎo)致電池壽命縮短，并影響應(yīng)用安全性。想要實現(xiàn)鈦酸鋰離子電池的大規(guī)模應(yīng)用，必須解決這一關(guān)鍵問題。
今年四月十八日，由我國電力科學(xué)研究院承擔(dān)的"亞微米鈦酸鋰儲能電池材料合成技術(shù)研究"項目通過國家電網(wǎng)公司驗收。通過開發(fā)亞微米鈦酸鋰材料的原料預(yù)處理固相合成方法和靜電紡絲合成方法，開發(fā)了亞微米鈦酸鋰摻雜改性和表面包覆技術(shù)，有效地解決了鈦酸鋰離子電池的脹氣問題。
"目前鈦酸鋰價格過高的原因在于，涉足該領(lǐng)域的公司較少，生產(chǎn)未形成規(guī)模。"業(yè)內(nèi)人士表示，未來隨著規(guī)劃產(chǎn)量的釋放，原材料成本下降，鈦酸鋰離子電池價格將更加親民。從實際使用價值來看，鈦酸鋰離子電池有望憑借超長循環(huán)壽命來獲得更低的使用成本優(yōu)勢。如珠海銀隆就提出，鈦酸鋰車用電池可質(zhì)保十年，儲能電池質(zhì)保三十年。
鈦酸鋰在儲能領(lǐng)域潛力巨大
此前，業(yè)內(nèi)人士包括王健林都認(rèn)為，鈦酸鋰離子電池最大的市場將集中在儲能領(lǐng)域，成為大規(guī)模儲能應(yīng)用的主流鋰離子電池體系。然而隨著鈦酸鋰離子電池能量密度的提升，其高安全性也為部分客車公司所青睞。上述新能源車企不僅開始使用鈦酸鋰離子電池，而且已然成功入圍了新能源車型推薦目錄。
假如真如魏銀倉所說，其第五代鈦酸鋰離子電池的能量密度可以超越主流的磷酸鐵鋰，伴隨著充電網(wǎng)絡(luò)變得越來越方便，鈦酸鋰離子電池的市場潛力將被充分挖掘。特別在新能源汽車補(bǔ)貼退坡后，逐步回到和三元鋰離子電池、磷酸鐵鋰離子電池等動力鋰電池同臺競技的狀態(tài)。究竟哪種路線會勝出，要看技術(shù)創(chuàng)新的力度和適用性提升的速度。
