鈦酸鋰電池是一種用作鋰離子電池負(fù)極材料-鈦酸鋰，可與錳酸鋰、三元材料或磷酸鐵鋰等正極材料組成2.4V或1.9V的鋰離子二次電池。此外，它還可以用作正極，與金屬鋰或鋰合金負(fù)極組成1.5V的鋰二次電池。

鈦酸鋰（LTO）材料在電池中作為負(fù)極材料使用，由于其自身特性的原因，材料與電解液之間容易發(fā)生相互作用并在充放循環(huán)反應(yīng)過程中產(chǎn)生氣體析出，因此普通的鈦酸鋰電池容易發(fā)生脹氣，導(dǎo)致電芯鼓包，電性能也會(huì)大幅下降，極大地降低了鈦酸鋰電池的理論循環(huán)壽命。測(cè)試數(shù)據(jù)表明，普通的鈦酸鋰電池在經(jīng)過1500-2000次左右的循環(huán)就會(huì)發(fā)生脹氣的現(xiàn)象，導(dǎo)致無法正常使用，這也是制約鈦酸鋰電池大規(guī)模應(yīng)用的一個(gè)重要原因。

鈦酸鋰（LTO）電池性能改進(jìn)是單個(gè)材料的性能的提升以及各關(guān)鍵材料的有機(jī)整合的綜合體現(xiàn)。針對(duì)快速充電與長(zhǎng)使用壽命的要求，除負(fù)極材料以外，還要針對(duì)鋰離子電池的其他關(guān)鍵原材料（包括正極材料、隔膜、以及電解液），同時(shí)結(jié)合特殊的工程化工藝經(jīng)驗(yàn)，最終形成了“不脹氣”的鈦酸鋰LpTO電池產(chǎn)品，并首先實(shí)現(xiàn)了在電動(dòng)公交客車上的批量應(yīng)用。

測(cè)試數(shù)據(jù)表明，在6C充電，6C放電，100%DOD的條件下，鈦酸鋰LpTO單體電池的循環(huán)壽命超過25000次，剩余容量超過80%，同時(shí)電芯產(chǎn)生的脹氣現(xiàn)象不明顯，不影響其壽命；而重慶快速充電純電動(dòng)公交的實(shí)際應(yīng)用情況也表明，在電池成組以后，電性能的表現(xiàn)也相當(dāng)優(yōu)異，可以保證純電動(dòng)公交客車的日常商業(yè)化運(yùn)營(yíng)。

鈦酸鋰電池優(yōu)點(diǎn)

1、安全穩(wěn)定性好

傳統(tǒng)的碳電極在嵌鋰之后一旦過充，電極的表面容易析出金屬鋰，其與電解液接觸發(fā)生反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生可燃性氣體，帶來安全隱患。鈦酸鋰的電勢(shì)比純金屬鋰的電勢(shì)高，不易產(chǎn)生鋰晶枝，放電電壓平穩(wěn)，而且，因此提高了鋰電池的安全性能。曾有第三方機(jī)構(gòu)對(duì)鈦酸鋰電池進(jìn)行測(cè)試發(fā)現(xiàn)，在針刺、擠壓、短路等嚴(yán)苛測(cè)試下，不冒煙、不起火、不爆炸，安全性遠(yuǎn)高于其他鋰電池。因此也有很多業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為鈦酸鋰十分適合用在對(duì)電池穩(wěn)定性要求極高的特種等領(lǐng)域。

電動(dòng)汽車的安全穩(wěn)定性能是消費(fèi)者最為關(guān)注的指標(biāo)，無論續(xù)航里程多遠(yuǎn)，如果不能解決安全問題，消費(fèi)者開的不過是一輛裝著不定時(shí)炸彈的車子，而鈦酸鋰電池的超安全性能無疑將會(huì)受到消費(fèi)者的青睞。

2、快充性能優(yōu)異

與碳負(fù)極材料相比，鈦酸鋰具有較高的鋰離子擴(kuò)散系數(shù)，可高倍率充放電。在大大縮短充電時(shí)間的同時(shí)，對(duì)循環(huán)壽命的影響較小，熱穩(wěn)定性也較強(qiáng)。據(jù)測(cè)試，最新技術(shù)研發(fā)的鈦酸鋰電池十分鐘左右即可充滿，比傳統(tǒng)的電池有了質(zhì)的飛躍。

充電時(shí)間太長(zhǎng)一直是電動(dòng)汽車發(fā)展過程中難以跨越的障礙。一般采用慢充的純電動(dòng)公交車，充電時(shí)間至少要4個(gè)小時(shí)以上，很多純電動(dòng)乘用車的充電時(shí)間更是長(zhǎng)達(dá)8個(gè)小時(shí)。電動(dòng)車輛的快速充電是未來的趨勢(shì)，消費(fèi)者不愿浪費(fèi)太多時(shí)間在等待充電這個(gè)環(huán)節(jié)。

3、循環(huán)壽命長(zhǎng)

電池循環(huán)壽命決定整個(gè)新能源車的性價(jià)比，是未來新能源車脫離補(bǔ)貼政策后的主要競(jìng)爭(zhēng)點(diǎn)。汽車電池循環(huán)壽命的延長(zhǎng)，讓消費(fèi)者能夠買得起、養(yǎng)得起。

其他的傳統(tǒng)鋰離子電池，比如磷酸鐵鋰電池，在使用過程中會(huì)出現(xiàn)容量大幅衰減、壽命縮短的問題，不僅影響了用戶的正常使用，還增加了電池更換成本。這種不佳的使用體驗(yàn)，很可能讓消費(fèi)者對(duì)電動(dòng)汽車望而卻步，從而不利于新能源汽車行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。鈦酸鋰電池則很好地解決了這些問題。

鈦酸鋰電池在充放電時(shí)，鋰離子嵌入和脫嵌不會(huì)造成鈦酸鋰晶型結(jié)構(gòu)的變化，因此對(duì)鈦酸鋰材料的結(jié)構(gòu)幾乎沒有影響。正因如此，鈦酸鋰也被稱為“零應(yīng)變材料”。鈦酸鋰電池與當(dāng)前“慢充最多使用5年、快充最多使用2年”的磷酸鐵鋰電池相比，優(yōu)勢(shì)十分突出。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)定，普通電池循環(huán)使用壽命平均為3000次，而鈦酸鋰電池完全充放電循環(huán)次數(shù)可達(dá)3萬次以上，在作為動(dòng)力電池使用10年之后，可能還能作為儲(chǔ)能電池再用20年。這也意味著，鈦酸鋰電池可以做到與車輛同生命周期，用戶在實(shí)際使用中不用更換電池，幾乎不增加后期成本。

4、耐寬溫性能良好

鈦酸鋰電池的尖晶石結(jié)構(gòu)具有三維鋰離子擴(kuò)散通道，因此鈦酸鋰電池在高低溫性能上的表現(xiàn)也十分優(yōu)異。一般電動(dòng)汽車在零下10℃時(shí)充放電就會(huì)出現(xiàn)問題，鈦酸鋰電池耐寬溫性能良好，耐用性強(qiáng)，在零下50℃到零上60℃均可正常充放電，無論是在冰封的北國(guó)，還是在炎熱的南方，車輛都不會(huì)因電池“休克”而影響工作，消除了用戶的后顧之憂。

鈦酸鋰電池的這些優(yōu)勢(shì)，能大幅節(jié)省充電站場(chǎng)地建設(shè)和人員配置成本等，更適合在公交領(lǐng)域的推廣應(yīng)用，而公交系統(tǒng)正是我國(guó)新能源客車推廣應(yīng)用的“主戰(zhàn)場(chǎng)”。來自目前推廣應(yīng)用新能源車比例最高的公交市場(chǎng)的反饋顯示，快充方式更加適合當(dāng)前公交市場(chǎng)的實(shí)際需求。河北邯鄲一家公交企業(yè)應(yīng)用鈦酸鋰電池的新能源公交車運(yùn)營(yíng)已有兩年多時(shí)間，其相關(guān)負(fù)責(zé)人的體會(huì)是：“一輛車快充6－10分鐘就可以充滿，駕駛員換班休息的間隙就能充好。”

鈦酸鋰電池缺點(diǎn)

鈦酸鋰電池負(fù)極采用鈦酸鋰，相比負(fù)極用石墨的主流鋰電池，市場(chǎng)份額十分小眾。資料顯示，在新能源客車中，鈦酸鋰電池的市場(chǎng)份額占比約為3%，遠(yuǎn)低于磷酸鐵鋰電池88%的市場(chǎng)份額;而在乘用車領(lǐng)域，鈦酸鋰電池則和其他少數(shù)派技術(shù)一起，分享著3%的市場(chǎng)空間。

鈦酸鋰電池為何沒有成為主流？造成這種現(xiàn)象的原因主要有以下幾種因素：

1、鋰電池壽命、性能等是受到多個(gè)方面的影響，特別是四大材料的影響。鈦酸鋰僅是負(fù)極材料，一個(gè)材料再怎么進(jìn)步，也很難因此讓產(chǎn)品產(chǎn)生無可匹敵的優(yōu)勢(shì)。更何況正極材料才是影響鋰電池性能最重要的材料。

2、鈦酸鋰電池，最大的劣勢(shì)是能量密度低，成本高。特別是能量密度低是因?yàn)樨?fù)極材料鈦酸鋰的原理性能決定，很難有大的突破空間。成本可以通過規(guī)模化降低，而基于原理上的弱點(diǎn)，無法通過技術(shù)來改變。

3、至于鈦酸鋰電池宣稱的使用壽命長(zhǎng)，更難被認(rèn)證。電池壽命還受到正極材料、電解液、隔膜、使用溫度等綜合影響。鈦酸鋰做負(fù)極，本身也存在脹氣和長(zhǎng)時(shí)間使用一致性降低等問題，目前原理上也不能證明太酸鋰電池會(huì)比其他電池壽命長(zhǎng)。目前磷酸鐵鋰、三元電池，循環(huán)壽命已經(jīng)可以做到2000次以上，按一般等使用頻率看，已經(jīng)可以做到7-10年，隨著技術(shù)的進(jìn)步，存在3000次、4000次也不會(huì)太遙遠(yuǎn)，局勢(shì)從性能上，已經(jīng)可以使用超過10年甚至達(dá)到20年的使用壽命，將超過汽車的一般的生命周期。鈦酸鋰電池即使做到了長(zhǎng)壽命，也沒優(yōu)勢(shì)。

4、鈦酸鋰電池做的企業(yè)少，將導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)整體研發(fā)投入少，從目前電池企業(yè)研發(fā)投入及規(guī)劃投入看，也很少企業(yè)會(huì)重點(diǎn)發(fā)展鈦酸鋰電池。未來，其他鋰電池技術(shù)進(jìn)步速度將超過鈦酸鋰電池。

5、戰(zhàn)新產(chǎn)研從產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)角度看，不要相信國(guó)際主流企業(yè)都做不好的技術(shù)，會(huì)在中國(guó)發(fā)光發(fā)熱。中國(guó)基礎(chǔ)研究還遠(yuǎn)達(dá)不到國(guó)際先進(jìn)企業(yè)水平，想在國(guó)際技術(shù)潮流中撿漏，無異于異想天開。鈦酸鋰電池未來市場(chǎng)空間將十分有限。汽車產(chǎn)業(yè)基本沒有空間，未來汽車產(chǎn)業(yè)的空間將比現(xiàn)在還小。儲(chǔ)能領(lǐng)域可以嘗試，但也絕對(duì)不會(huì)成為主流，再加上價(jià)格高昂，與未來儲(chǔ)能有望用動(dòng)力電池二次利用的高性價(jià)比相比，鈦酸鋰在儲(chǔ)能領(lǐng)域前景也堪憂。

發(fā)展現(xiàn)狀

盡管鈦酸鋰電池還存在一些不足，但它在安全性能、充放電以及循環(huán)壽命等方面的顯著優(yōu)勢(shì)，直指當(dāng)今市面上其它類型動(dòng)力電池的痛點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)從事研發(fā)鈦酸鋰電池的企業(yè)有銀隆、微宏動(dòng)力等，隨著這些企業(yè)對(duì)鈦酸鋰研發(fā)力度的加大，一些技術(shù)難題也將會(huì)被陸續(xù)突破。

據(jù)了解，已掌握鈦酸鋰核心技術(shù)的銀隆，其所研發(fā)的第四代高能量密度鈦酸鋰電池，與第三代相比成本下降40％，能量密度提高60％。銀隆還掌握了氫鈦研發(fā)這一核心技術(shù)，該技術(shù)將有效解決電池能量密度的問題，目前，銀隆不僅在北京、石家莊、邯鄲、珠海等國(guó)內(nèi)30多個(gè)城市實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的成功運(yùn)營(yíng)，還順利進(jìn)入了美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)等海外市場(chǎng)。2015年，銀隆全年銷售訂單近7000輛。據(jù)了解，未來銀隆還將通過鈦酸鋰電池和燃料電池的結(jié)合，解決新能源汽車?yán)m(xù)航里程短的難題。

微宏動(dòng)力多年來也一直專注于鋰離子動(dòng)力電池核心材料的研發(fā)，并將鈦酸鋰電池的研發(fā)作為其主要戰(zhàn)略方向。2011年，微宏動(dòng)力投入了國(guó)內(nèi)第一條快充公交線路，到2015年實(shí)現(xiàn)年銷售額15億元。經(jīng)過多年研究，微宏動(dòng)力選擇了能承受快充大電流、具有尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰多孔復(fù)合碳做負(fù)極材料，在2013年發(fā)布了第二代快充電池LpCO鋰電池，為了避免快充時(shí)高功率電流對(duì)電池安全性造成的威脅，結(jié)合了不燃燒電解液、高孔隙率高透氣性隔膜技術(shù)以及STL智能熱控流體技術(shù)，來提升充電的安全性。2016年6月9日，在由英國(guó)《金融時(shí)報(bào)》舉辦的“轉(zhuǎn)型創(chuàng)新商業(yè)獎(jiǎng)”的頒獎(jiǎng)典禮上，微宏動(dòng)力榮獲了“低碳城市轉(zhuǎn)型創(chuàng)新成就獎(jiǎng)”及“轉(zhuǎn)型創(chuàng)新商業(yè)卓越獎(jiǎng)”，成為入選該典禮的唯一一家中國(guó)企業(yè)。

盡管外界對(duì)鈦酸鋰電池的爭(zhēng)論仍未停止，但爭(zhēng)議并非壞事。讓不同的聲音充分表達(dá)出來，真理才能越辯越明。盡管對(duì)鈦酸鋰電池的爭(zhēng)議在某種程度上會(huì)影響市場(chǎng)和消費(fèi)者對(duì)鈦酸鋰電池的信心，也可能會(huì)影響投資決定，但從鈦酸鋰電池所具備的五大優(yōu)勢(shì)、未來鈦酸鋰電池技術(shù)方面的持續(xù)突破，以及銀隆、微宏動(dòng)力等企業(yè)在鈦酸鋰配套汽車方面的運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)可以判斷，未來鈦酸鋰電池或?qū)?huì)成為新能源汽車電池技術(shù)的一股“有生力量”。