钛酸锂电池的发展现状钛酸锂电池技术现状钛酸锂具有尖晶石结构特有的三维锂离子扩散通道，具有优异的功率特性和良好的高低温性能等优点。 与碳负极材料相比，钛酸锂的电位高（比金属锂高1.55V），导致通常在电解液和碳负极表面生长的固液层基本没有形成在钛酸锂表面。 .
更重要的是，在普通电池使用的电压范围内，钛酸锂表面很难形成锂枝晶。 这在很大程度上消除了锂枝晶在电池内部形成短路的可能性。 因此，以钛酸锂为负极的锂离子电池的安全性是笔者见过的各类锂离子电池中最高的。
业内大部分人都听说过，用钛酸锂代替石墨作为锂电池负极材料的锂电池循环寿命可达数万次，远高于常见的传统锂离子电池，而且会仅在几千次循环后死亡。
因为大部分专业的锂电池人从来没有真正做过钛酸锂电池产品，或者只做过几次就遇到了困难。 所以他们无法冷静下来仔细考虑。 为什么大部分做工精良的传统锂离子电池通常只能完成1000到2000次充放电循环？
传统锂离子电池循环寿命短的根本原因，是因为基本部件之一——石墨负极不堪重负吗？ 一旦将石墨负极换成尖晶石型钛酸锂负极，基本相同的锂离子电池化学体系可以循环数万次甚至数十万次。
钛酸锂电池循环寿命长、安全性非凡、功率特性优良、经济性好。 这些特性将是成就当前正在兴起的大规模锂电池储能产业的重要基石。
近10年来，国内外对钛酸锂电池技术的研究风起云涌。 其产业链可分为钛酸锂材料制备、钛酸锂电池生产和钛酸锂电池系统集成及其在电动汽车和储能市场的应用。
钛酸锂材料钛酸锂材料研究和产业化的国际领先企业包括美国奥蒂纳米技术公司、日本石原产业株式会社、英国庄信万丰。 其中，奥钛生产的钛酸锂材料，在放大倍率、安全性、长寿命、高低温等方面都有优异的表现。 但由于制作方法过于冗长和精细，制作成本高，难以商品化。
石原产业是亚洲最大的二氧化钛制造商之一。 公司在日本、新加坡、台湾设有生产基地。 石原工业充分利用自身丰富的原材料资源，成功开发出多种低成本、高倍率、不同粒度的湿法钛酸锂产品。
国内量产钛酸锂材料的有四川兴能新材料有限公司、珠海银隆新能源有限公司、湖州威宏电力有限公司、深圳贝特瑞新能源材料有限公司、有限公司、湖南杉杉新材料有限公司以及安徽和深圳周边的一些规模较小的钛酸锂生产企业。
四川兴能是一家年产3000吨钛酸锂材料的专业生产厂家。 钛酸锂生产工艺具有客户适应性和稳定性，可在不改变现有生产线和设备的情况下灵活调整生产适合的产品。 不同客户所需的钛酸锂，保持产品技术指标的稳定性。 依托上游锂矿和钛矿资源，兴能可实现从原矿到最终材料的联产，提高钛酸锂产品性能，降低成本，避免原材料市场波动的影响.
2011年，珠海银隆完成了对美国奥钛纳米科技有限公司53.6%股权的收购，成为国内少数同时拥有钛酸锂材料制备、电池生产、锂钛酸电动车、储能系统、调频 调峰等应用拥有多项核心技术和30多项专利的公司。
目前，北碚奥泰纳米科技有限公司（简称“北京奥泰”）具备年产100吨钛酸锂材料的生产能力，为北碚奥泰、珠海银隆提供优质纳米级钛酸锂。 珠海银隆新能源还与石原工业就钛酸锂新材料的研发开展战略合作。 材料成本会随着产量的增加而降低，预计未来几年将接近目前石墨负极材料的成本价格。
湖州伟宏是目前国内行业内推广钛酸锂电池技术等快充电池最成功的企业之一。湖州伟宏生产的钛酸锂材料主要用于自有的钛酸锂电池产品。 湖州伟宏钛酸锂电池产品在国内外市场的不断拓展，也为钛酸锂技术在电动汽车和储能市场的应用起到了很好的示范作用。
钛酸锂电池及其在电动汽车和储能中的应用世界上能够量产钛酸锂电池的厂商并不多，主要以美国的奥地利钛业和日本的东芝集团为代表。 钛酸锂电池的应用市场主要包括电动汽车、储能市场和工业应用。
美国奥钛在钛酸锂电池的制造上有其独特的核心技术。 在大型钛酸锂电池制造方面仍处于世界领先地位，解决了所谓的“胀气”问题。 目前，其第四代65Ah单节钛酸锂电池已应用于储能系统，在65℃循环数万次后，容量也没有明显衰减。
在钛酸锂电池系统的应用上，奥钛为加州提供的混合动力电动客车自2008年起投入运营，其燃油经济性指标为106.4kg/L，远高于普通柴油的23.8kg/L发电机。 公司为夏威夷自然能源研究所1MW风电场提供10.5MW储能系统并接入当地电网，并提供为期3年的技术支持服务。 该钛酸锂电池储能系统主要用于调节可再生能源的电压波动，将机组的负荷变化率控制在1MW/min以内。
奥钛1MW大容量大功率储能机组是目前美国电网中唯一通过两年多现场商业运行和性能质量检验的大容量钛酸锂电池产品。 储能系统循环次数超过500,000万次，总充放电容量超过3,300MWh，系统容量损失小于2%，功率无明显衰减。
日本东芝大量生产“SCiB”品牌的钛酸锂电池。 其中，3.2Ah、10Ah、20Ah铝壳方形电池主要用于电动摩托车、电动汽车和汽车启停电池。 SCiB电池具有充电快、寿命长的优点。 90分钟可充电10%以上，反复充放电3000次容量衰减小于10%。 已批量应用于“EV-neo”电动摩托车。
在储能方面，东芝借助日本新阳光项目，将钛酸锂电池应用于大型储能电站和家庭储能系统。 另一家日本公司村田开发了一种以5V锂镍锰氧化物为正极的新型钛酸锂电池。 电压差3.2V，能量密度可达130Wh/K歌，超过目前磷酸铁锂电池的水平。
中国已经生产了很多钛酸锂电池，如湖州威宏、珠海银隆、深圳博雷达、天津捷威动力实业有限公司、四川兴能、中信国安梦固力动力科技有限公司、湖南杉杉等多家安徽和深圳周边规模较小的钛酸锂电池生产企业。
珠海银隆目前量产的钛酸锂电池产品包括20Ah、65Ah软包电池和25Ah、30Ah、55Ah圆柱电池，各项性能指标已达到美国Austrian Titanium生产的钛酸锂电池。 电池100%DOD循环超过16,000次，10%DOD循环达到1.6万次。 这些电池均通过了北方汽车质量监督检验鉴定实验室（201所）的第三方检测。
应用方面，银隆新款纯电动客车采用圆柱形钛酸锂电池，寿命长，充放电快。 慢速充电 30 到 60 分钟。 该系列车型已成功投入广东湛江、河北邯郸、石家庄等地的公交系统。
银隆专为北京公交设计研发的古董当当客车于2014年863月投入商业运营，该车还被指定为北京APEC会议官方指定用车。 在储能市场，银隆与国家电网、南方电网合作，承接了国家2储能项目，为张北风光储输示范站和深圳宝庆蓄电池储能提供600个XNUMXMWh和XNUMX个分别站。 XNUMXkWh钛酸锂系统部分模组、电池盒设计及系统方案。
深圳博磊达可以通过独特的材料加工方法制备出性能良好的Li4Ti5O12材料，并通过技术攻关项目，从钛酸锂电池生产工艺的改进入手，高性能Li4Ti5O12的设计与制备取得了重大进展。 量产的产品包括17Ah、20Ah、25Ah圆柱电池，解决了钛酸锂电池容易胀气的问题，获得了高性能的钛酸锂电池产品，并获得了权威的第三方检测报告。
博雷达公司从大功率Li4Ti5O12电极材料设计入手，研究Li4Ti5O12材料的界面副反应，揭示产气机理和溶解机理，实现Li4Ti5O12电极材料在电力领域的规模化应用取得重大突破电池。
天津捷威获得了奥地利钛业的钛酸锂电池生产技术转让，并结合自身多年在聚合物软包动力电池生产方面的技术积累独居。 公司成功突破胀气难题，具备量产60Ah电池容量、累计出货20万Ah的大型单节钛酸锂电池的技术和能力。
电池可承受10C以上连续充放电，寿命20,000次以上，温度范围-40~60℃。 主要应用于快充公交车和调频储能电站。
钛酸锂电池技术发展的难点及发展方向
我国发展钛酸锂电池技术的原因钛酸锂电池技术在我国各种储能电池中的竞争，应该具有天时地利人和。 在使用寿命方面，钛酸锂电池的超长循环寿命远优于各种铅酸电池； 其效率、成本和电化学性能甚至优于钠硫和液流钒电池系统。
多年来，锂电池产品的主要市场一直是手机、笔记本电脑等便携设备。 虽然中国手机和笔记本电脑的消费量很大，但大部分都不是国产品牌。 因此，国内锂电池厂商在便携电器领域的锂电池销售能力不及日韩产品。
然而，钛酸锂技术的适用市场是混合动力汽车、特殊工业应用和储能应用，如调频和电网电压支持。 这些市场在全球范围内仍处于起步阶段，目前尚不清楚谁将占据主导地位。 钛酸锂技术有望成为这些市场的领导者。
中国人口基数约占世界人口的1/5。 由于人口众多，中国的电动汽车、储能和工业应用市场是许多国家跨国公司觊觎的巨大市场。 近年来，中国政府高度重视电动汽车和储能产业的发展，出台了多项国家激励政策。 中国制造的钛酸锂电池系统已经在重庆和欧洲的混合动力公交车、张北的风光互补储能示范站、深圳宝庆储能电站等领域积累了数年的商业应用数据。
此外，中国锂电池产业链的上下游已经成为气候。 除了完整的电池材料供应和设备制造能力，锂电池产品的产能也是日韩的三分之三。 这使得我国锂电池生产企业具备了从传统锂电池生产向钛酸锂电池产品生产转型的先天条件。
中国已经有四川兴能、珠海银隆、湖州伟宏等在钛酸锂材料生产方面既有实力又有经验的企业。 在钛酸锂电池生产中脱颖而出的代表企业有湖州威宏、珠海银隆、深圳博雷达、天津捷威。
这些公司已初步在国内外电动汽车和储能市场建立了自己的销售渠道。 尤其值得一提的是，深圳博雷达拥有从材料生产到电池生产、系统集成等一系列专有技术和知识产权。 目前，在中国锂电池行业中仍是少有的拥有自主知识产权的厂商。
钛酸锂材料、电池及电池组生产瓶颈既然钛酸锂电池技术有很多其他锂电池无法比拟的优势，为何至今在中国能源行业乃至世界能源领域得到应用？ 这有三个原因：
1、钛酸锂材料的生产钛酸锂材料的生产原理上并不复杂。 但是，要用作锂离子电池的负极材料，不仅要注意材料具有合适的比表面积、粒径、密度和电化学性能等，而且要能够适应大型锂电池的生产工艺。 很多传统锂电池生产线无法正常生产钛酸锂材料的原因之一是材料的pH值为11或12，吸湿性极强。
2、钛酸锂电池生产实际上，直接利用常规锂离子电池生产线生产钛酸锂电池产品，并不是仅仅用钛酸锂材料代替石墨那么简单。 因为钛酸锂材料的湿度要求比传统的锂离子电池生产要高得多。 为了控制湿度，需要对一些制备工艺进行相应调整，以满足钛酸锂电池生产的特殊要求。 此外，一些生产设备也需要相应改进。 如果条件允许，最好重新设计一条紧凑、紧凑、全封闭的钛酸锂电池产品自动化生产线。
3、钛酸锂电池组不同于传统的锂离子电池。 目前国内外生产的钛酸锂电池，在成组使用一段时间后，往往会出现软包单体电池产生少量气体的现象。 这些气体与新电池形成时产生的气体不同。 前者可以通过电池生产过程去除。 但后者是在电池使用过程中产生的，或者在目前的工艺条件下很难避免。
笔者认为，研究循环过程中产气的化学反应机理应该是一个很好的研究课题。 此外，钛酸锂电池技术的优势之一是其高功率性能。 虽然电池本身可以承受大电流充放电，但由于电池太厚，大电流产生的热量很难散去，所以厚的单体电池仍然不适合大功率应用。 因此，对于大功率钛酸锂电池而言，大而薄的软包电池结构仍是合理的选择。
钛酸锂技术未来发展方向钛酸锂材料作为锂电池正极的优点是：超高安全性、超长寿命、高低温工作范围广、功率大、成本低、绿色环保。缺点：钛酸锂材料能量密度低，吸水性强，电池生产对环境要求高，生产工艺相应更新，必要设备投资和新工艺对湿度控制要求较高，钛酸锂电池。 应用市场尚未完全开放。
结语在当前中国政府大力倡导发展新能源及相关产业的环境下，如何推广钛酸锂电池技术及其在电动汽车和储能市场的应用，是中国钛酸锂电池行业不可缺少的机遇。 ，时间不会到来。 对于国内珠海银隆、湖州威宏、深圳博雷达、四川兴能、深圳贝特瑞等具有自主知识产权的优势和销售渠道的企业来说，这应该是一个难得的机会。 很多人没有意识到，中国在钛酸锂技术方面的知识产权优势，在目前以磷酸铁锂电池为主的所谓“主流化学”中是没有的。
开发高容量、高潜力的正极材料，提高钛酸锂电池的能量密度，是赶超日韩的好举措。 当然，同时还要研究整个锂离子电池化学体系，比如高电位电解液、抗氧化隔膜等。 中国锂电池行业在开发钛酸锂电池技术方面的努力，将在电动汽车、储能和工业应用等新兴市场获得丰厚回报。