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3.1.3 产业化现状

3.1.3.1 行业标准

2014年,钛酸锂材料行业国家标准GB/T 30836—2014《锂离子电池用钛酸锂及其炭复合负极材料》发布,在标准中,规定了不含碳的钛酸锂负极材料LTO和炭复合钛酸锂负极材料LTO@C的理化性能、电化学性能、磁性物质含量、残碱量、阴离子含量以及限用物质含量等相关的技术指标。不含碳的钛酸锂负极材料LTO分为三个类别,分别用LTO-Ⅰ、LTO-Ⅱ、LTO-Ⅲ表示,炭复合钛酸锂负极材料LTO@C分为三个类别,分别用LTO@C-Ⅰ、LTO@C-Ⅱ、LTO@C-Ⅲ表示,具体技术要求见表3-1。

表3-1 钛酸锂及其炭复合负极材料技术指标

(续)

注:首次可逆容量和首次库仑效率测试条件:充电限制电压为2.5V,放电终止电压为1.0V,充放电电流倍率为1C。

3.1.3.2 钛酸锂材料产业化现状

目前,国内外能够生产钛酸锂材料的公司主要有以格力钛新能源股份有限公司、深圳贝特瑞新能源材料股份有限公司为代表的规模化量产企业,以及安徽科达和深圳周边的多家规模较小的钛酸锂生产厂家。国际上对钛酸锂材料研究及产业化方面比较领先的有格力钛控股的美国奥钛纳米科技公司、日本石原产业株式会社、日本大内新兴化学工业株式会社、英国庄信万丰公司等。以下以格力钛新能源股份有限公司为例,对其产业化现状进行介绍。

格力钛新能源于2011年收购了美国锂离子电池制造商奥钛纳米科技公司53.6%的股份,取得这家美国锂电池上市公司的控股地位,获得了奥钛公司在钛酸锂材料、钛酸锂电池制造技术及钛酸锂电池在电动汽车和储能方面应用的相关核心技术。北方奥钛纳米技术有限公司生产的纳米级钛酸锂材料具有以下特性:

1)纳米尺寸的晶粒:钛酸锂材料晶粒大小在纳米尺寸范围,纳米尺寸的材料减小了锂离子嵌入/脱嵌过程中材料所产生的应变,有利于提高材料的循环稳定性;同时,纳米尺寸的材料还可以有效地缩短电子和锂离子的传输路径,有利于减小电荷的传输阻抗,解决材料电子电导率低的问题,提高材料的快速充放电性能。

2)比表面积大:增大了电解液与电极之间的接触面积,提高了电化学反应速率,有利于提高材料的快速充放电性能。

3)球状形貌:在保持钛酸锂材料晶粒具有纳米尺寸的同时,通过造粒工艺获得微米级球状形貌的颗粒。这种材料形貌可以在保持纳米钛酸锂优良电化学性能的同时,有效地避免纳米电极材料在加工制造过程中普遍存在的压实密度低、极片厚度反弹率高等缺点。

国内外目前能够批量生产稳定钛酸锂材料的企业并不多,纳米钛酸锂材料的生产工艺对设备、环境控制要求较高,原材料质量要求也较高,所以生产成本仍相对较高。国内公司技术团队目前主要致力于原材料国产化开发、材料掺杂改性和加工性能提升、合成工艺路线优化,以及量产线产品直通率提升等方面的研究,随着钛酸锂材料应用市场需求量增加、材料技术发展以及未来原材料利用水平提高,有望推动钛酸锂全产业领域生产成本进一步降低。

3.1.3.3 钛酸锂电池产业化现状

目前行业内能够批量生产钛酸锂电池的厂家主要以格力钛新能源股份有限公司和日本东芝株式会社为代表,深圳博磊达、天津捷威、山东圣泉以及荣盛盟固利等公司也占有少部分市场份额。钛酸锂电池产品应用市场主要有电动车(巴士、轨道交通等)、储能(调频、电网质量、风电场等)及工业应用(港口机械、叉车等)。

格力钛新能源股份有限公司目前量产的钛酸锂电池产品按照应用需求分为功率型(见表3-2)和能量型(见表3-3),主要有22Ah和33Ah方形电池、70Ah软包电池以及9Ah、30Ah、35Ah、40Ah、45Ah和50Ah圆柱电池等系列类型,可根据客户需求进行定制化产品开发。大容量圆柱电池采用全覆盖全集流体、中空中心管、三维立体多通道集流体、自约束卷绕等创新结构设计,解决了大倍率与散热兼顾、大电流与电解液通道兼顾等技术难点,产品具备10C以上的大倍率充放电能力,循环寿命超过30000周,已成功应用于快充型纯电动客车、混动客车、轨道交通、通信基站等领域。

表3-2 功率型钛酸锂电池性能参数

表3-3 能量型钛酸锂电池性能参数

目前,钛酸锂电池在规模化应用中面临的主要问题是成本问题,钛酸锂电池价格居高不下,虽然性能显著优于现有锂离子电池,但是经济性因素限制了钛酸锂电池的市场推广。钛酸锂电池要实现大规模储能应用,需要在现有的电动汽车用钛酸锂电池的基础上进行技术性能改进,包括材料体系、电池设计、生产工艺等方面,在保证钛酸锂电池长寿命本征特性的同时,大幅降低成本,从而满足应用需求目标。

国内钛酸锂电池性能总体与国外差距不大,钛酸锂电池具有快速充电、长寿命、高安全和良好的低温特性等优点,除了新能源汽车领域,作为未来推动新能源产业发展的前瞻性技术,储能产业在新能源并网、新能源汽车、智能电网、微电网、分布式能源系统、家庭储能系统等方面都将发挥巨大作用。 cDAgAKAgl53/abqomB7HRggJi2NnXYDG2ZHw65OvM1FI5oS2gfPBwpXfRx5J/ZN7

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