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05-18
2016年，格力董明珠对珠海银隆的青睐，顿时让钛酸锂电池成为舆论讨论的热门话题。
媒体的暴力报道和宣传，将钛酸锂电池推向了天空。
不熟悉电池的人以为它是一种新型电池。
事实上，钛酸锂电池仍然属于锂离子电池的范畴，只是负极材料采用了钛酸锂。
（Li4Ti5O12，钛酸锂，LTO）。
这类材料的特点之一是结构稳定性好，可用于长寿命、快速充电等领域。
另外，与锂离子电池负极常用的石墨材料相比，其电位较高，达到1.5V（vs.Li/Li+），安全性相对较好，但这也造成了钛酸锂在充满电的电压比较低，只有2.3-2.5V左右。
国内最早生产钛酸锂材料的生产商有银隆、微宏等。
事实上，早在10年前，东芝就拥有基于钛酸锂负极的锂离子电池。
东芝给它起了一个特别的名字：超级充电离子电池（SCiB），它可以在5分钟内充电90%的能量！这里我们主要用SCiB电池的性能数据来说明钛酸锂锂离子电池的优缺点。
对于不了解此类电池的读者，东芝的 SCiB 锂离子电池有六大特点（图 1）： 1、高安全性、高可靠性。
。
内部短路时产生的热量很小。
2、低温性能好。
可在-30摄氏度下使用 3.快充能力强。
最快甚至可以在6分钟内充满，相当于10C的充电速率。
4、寿命长。
循环寿命超过数万次 5、功率输出高。
强大的瞬时大电流输出能力，功率密度堪比电容器 6.宽有效SOC窗口。
LTO 的电压曲线非常平坦，占整个 SOC 范围的 85%。
上图1展示了SCiB锂离子电池的六大特性（单芯数据）。
东芝的SCiB单体电池包括动力电池2.9Ah、10Ah和能源电池20Ah、23Ah（图2）。
其中，2.9Ah电池在35摄氏度下10C充电/10C放电的循环寿命超过0次，SOC范围为20-80%（图3）。
10Ah电池在5C充电/5C放电条件下循环寿命为0次。
第一次循环后，容量保持率仍然在90%以上（图4）。
在3C充放电电流下，20Ah电池的循环寿命可维持在0以上（容量保持率为80%，图5）。
图2 SCiB单电芯 图3 SCiB 2.9Ah电池的循环寿命 图4 SCiB 10Ah电池的循环寿命 图5 SCiB 20Ah电池的循环寿命 其中，东芝还给出了SCiB 10Ah电池优异的低温性能（图6） ：零以下20摄氏度下1C电流可正常充放电，无明显容量衰减。
图6 SCiB 10Ah电池低温性能 图7为2.9Ah SCiB电池的针刺、挤压和过充测试图片。
针刺的实验条件为：电池充满电，室温24摄氏度，钢针直径5mm，针刺速度10mm/s，钢针在电池中停留30分钟后完全刺穿电池。
实验结果：电池被刺破，不冒烟，不着火，不爆炸。
挤压实验条件为：电池充满电，室温23摄氏度，挤压头直径15.8mm，挤压速度2.3mm/s，挤压变形50%，挤压头保持电池50%变形30分钟。
。
实验结果：电池变形50%，未冒烟、起火、爆炸。
过充的实验条件为：电池充满电，室温22摄氏度，充电电流3A，充电时间90分钟。
实验结果：电池鼓包、不冒烟、不着火、不爆炸。
图7 SCiB 2.9Ah单体电池针刺、挤压、过充安全实验 表1给出了SCiB单体电池的性能参数。
采用钛酸锂材料的锂离子电池电压仅为2.4V左右，比采用三元材料的锂离子电池3.7V的电压低了近1.3V。
然而，SCiB的功率特性非常出色。
其动力电池的功率密度输出能力接近W/L，甚至达到W/L；功率密度输入能力达到W/L左右。
然而SCiB电池的能量特性相对较差。
无论是动力电池还是能源电池，都远远低于采用三元材料的锂离子电池的能量特性。
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