鈦酸鋰電池與磷酸鐵鋰對(duì)比分析 - 全文

　 磷酸鐵鋰電池

　　磷酸鐵鋰電池：是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。其特色是不含鈷等貴重元素，原料價(jià)格低且磷、鐵存在于地球的資源含量豐富，不會(huì)有供料問題。其工作電壓適中（3.2V）、單位重量下電容量大（170mAh/g）、高放電功率、可快速充電且循環(huán)壽命長(zhǎng)，在高溫與高熱環(huán)境下的穩(wěn)定性高。

　　磷酸鐵鋰電池優(yōu)點(diǎn)

　　相比目前市面上較為常見的鈷酸鋰和錳酸鋰電池來說，磷酸鐵鋰電池至少具有以下五大優(yōu)點(diǎn)：更高的安全性、更長(zhǎng)的使用壽命、不含任何重金屬和稀有金屬（原材料成本低）、支持快速充電、工作溫度范圍廣。

　　磷酸鐵鋰電池缺點(diǎn)

　　磷酸鐵鋰存在一些性能上的缺陷，如振實(shí)密度與壓實(shí)密度很低，導(dǎo)致鋰離子電池的能量密度較低；材料的制備成本與電池的制造成本較高，電池成品率低，一致性差；產(chǎn)品一致性差；知識(shí)產(chǎn)權(quán)問題。

　　鈦酸鋰電池與磷酸鐵鋰的分析與比較

　　在純電動(dòng)汽車領(lǐng)域，電池多為磷酸鐵鋰或者三元鋰，而近來格力欲收購的銀隆客車，其核心競(jìng)爭(zhēng)力則是另辟蹊徑的鈦酸鋰電池。

　　國(guó)內(nèi)汽車廠商應(yīng)用比較多的還是三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池。鈦酸鋰目前還未規(guī)模化。并且鈦酸鋰電池價(jià)格高（生產(chǎn)成本高，濕度控制要求高），每瓦時(shí) 9 元左右，與磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池每瓦時(shí) 2 元左右的差距也是很大的。

　　鈦酸鋰電池與磷酸鐵鋰相比究竟孰優(yōu)孰劣？這還要從兩種電池的性能說起。眾所周知，鋰電池性能主要由正極、負(fù)極、電解液和隔膜決定，其中正、負(fù)極材料對(duì)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。

　　鈦酸鋰電池打破以石墨烯為負(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-鈦酸鋰兩種鋰電池為例，單從能量密度來看，鈦酸鋰電池處于劣勢(shì)。東北證券研報(bào)指出，目前磷酸鐵鋰電池實(shí)際比能量為100-120Wh/kg，其中特斯拉采用的鎳鈷鋁三元電池更是達(dá)到252Wh/kg，而銀隆鈦酸鋰電池只有90Wh/kg，僅為某些石墨類負(fù)極材料電池的一半。

　　再從成本看，鈦酸鋰電池也沒有優(yōu)勢(shì)。目前，銀隆鈦酸鋰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)中國(guó)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，鈦酸鋰電池如何參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)？顯然，是它自身的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)打動(dòng)了部分業(yè)內(nèi)人士。

　 鈦酸鋰電池的安全性一枝獨(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(duì)負(fù)極電壓需求比較低，但如果過低，鋰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，產(chǎn)生可燃?xì)怏w，引發(fā)火災(zāi)。而鈦酸鋰因?yàn)楦叱鰜淼?V電壓避免了負(fù)極電壓為0的情況，也就間接避免了鋰離子的析出，從而保證了電池的安全性。

　　由于鈦酸鋰電池在高溫、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(shì)。目前，銀隆鈦酸鋰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?jī)H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(zhǎng)的壽命。銀隆董事長(zhǎng)魏銀倉曾表示，銀隆鈦酸鋰電池壽命可達(dá)30年，與汽車使用壽命相當(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，鈦酸鋰電池成本更低。

　　鈦酸鋰的最后一個(gè)優(yōu)勢(shì)是快速充放電能力強(qiáng)，充電倍率高。目前銀隆鈦酸鋰電池的充電倍率有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)間間隔至少需要幾分鐘時(shí)間。這時(shí)鈦酸鋰電池能量密度低的劣勢(shì)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(duì)電池的安全性、耐用性都提出了更高要求。

　　6款搭載鈦酸鋰電池的新能源客車進(jìn)入工信部《新能源汽車推廣應(yīng)用推薦車型目錄》（2017年第四批），意味著官方對(duì)這一電池技術(shù)成熟度的認(rèn)可。隨著后期補(bǔ)貼落實(shí)到位，鈦酸鋰電動(dòng)客車的售價(jià)也將有所下降，未來有望持續(xù)拉動(dòng)其銷量。面對(duì)巨大的新能源客車市場(chǎng)，鈦酸鋰企業(yè)開始擴(kuò)產(chǎn)。

　　磷酸鐵鋰（LFP）與鈦酸鋰（LTO）動(dòng)力電池?cái)?shù)據(jù)對(duì)比