全面公布国内外钛酸锂电池技术发展现状

自2007年锂离子电池产业化以来，石墨一直是电池的主导负极材料。

钛酸锂作为新型锂离子电池的负极材料，自20世纪90年代末以来因其众多优异的性能而引起人们的关注。

例如，钛酸锂材料的晶体结构在锂离子的嵌入和脱嵌过程中可以保持高度的稳定性，晶格常数变化很小（体积变化1%）。

这种“零应变”电极材料大大延长了钛酸锂电池的循环寿命。

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，钛酸锂具有较高的电位（比金属锂的电位高1.55V），这导致通常在电解质表面生长的固液层和碳负极基本不会形成钛酸锂表面。

。

更重要的是，在普通电池使用的电压范围内，钛酸锂表面很难产生孔隙。

这很大程度上消除了电池内部破洞导致短路的可能性。

因此，以钛酸锂为负极的锂离子电池的安全性是目前我见过的各类锂离子电池中最高的。

大多数业内人士都听说过，采用钛酸锂代替石墨作为锂电池负极材料的锂电池，可以循环寿命数万次，远高于常见的传统锂离子电池，这最终它们的使用寿命仅需几千次循环。

因为大多数锂电池专业人士从未真正做过钛酸锂电池产品，或者只做过几次，遇到困难就草草收场。

于是他们没能静下心来仔细思考，为什么大部分制作完美的传统锂离子电池通常只能完成～一次充放电循环寿命？传统锂离子电池循环寿命短的根本原因是因为基础部件之一——石墨负极不堪重负吗？一旦石墨负极更换为尖晶石钛酸锂负极，基本相同的锂离子电池化学体系就可以循环数十甚至数十万次。

另外，很多人在谈论钛酸锂电池能量密度低的时候，却忽略了一个简单而重要的事实：那就是钛酸锂电池的超长循环寿命、非凡的安全性、优异的性能。

动力特性好，经济性好。

这些特性将成为新兴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、钛酸锂电池系统集成及其在电动汽车和储能市场的应用。

1、钛酸锂材料。

国际上钛酸锂材料研究和产业化的领先者包括美国阿尔钛纳米技术公司、日本石原工业株式会社、英国庄信万丰公司等。

其中，美国阿尔钛生产的钛酸锂材料在在放大倍数、安全性、长寿命和高低温方面。

但由于制作方法过于冗长和复杂，生产成本较高，难以商业化推广。

石原工业是亚洲最大的钛白粉生产商之一。

公司在日本、新加坡、台湾设有生产基地。

石原工业充分利用其丰富的原材料资源，采用湿法工艺成功开发出多种低成本、高倍率、不同粒径的钛酸锂产品。

性能相近的产品相比美国奥钛的钛酸锂材料在价格上有较大优势，但与国内产品相比稍显逊色。

庄信万丰接手了原德国南方化学公司旗下的磷酸铁锂等材料，但在钛酸锂材料的研发和生产上投入不够，产品质量难以稳定。

国内批量生产钛酸锂材料的企业有多家，如四川兴能新材料有限公司、珠海银隆新能源有限公司、湖州维宏电源有限公司、深圳贝泰新能源材料有限公司等。

股份有限公司、湖南杉杉新材料股份有限公司以及安徽、深圳周边几家规模较小的钛酸锂生产企业。

四川兴能是一家专业生产钛酸锂材料的厂家，年生产能力为吨。

钛酸锂生产工艺具有客户适应性和稳定性，可以在不改变现有生产线和设备的情况下灵活调整，生产出适合不同客户所需钛酸锂的产品，并保持产品技术指标的稳定性。

兴能依托上游锂矿、钛矿资源，实现从原矿到最终材料的协同生产。

这可以提高钛酸锂产品的性能并降低成本，并避免原材料市场波动的影响。

珠海银隆于2016年完成收购美国阿尔钛纳米科技公司53.6%股权，成为国内少数同时拥有钛酸锂材料制备、电池生产、钛酸锂电动汽车、储能系统、调频的企业之一调制。

冯等公司已申请多项核心技术和30多项专利。

目前，北方奥体纳米科技有限公司（简称“北方奥体”）已具备钛酸锂材料年产能力，为北方奥体、珠海银隆提供优质纳米级钛酸锂。

珠海银隆新能源还与世源实业就钛酸锂新材料研发展开战略合作。

该材料的成本将随着产量的增加而下降，预计未来几年将接近目前石墨负极材料的成本价。

湖州微宏是目前国内行业推广钛酸锂电池技术及其他快充电池最成功的企业之一。

湖州维宏生产的钛酸锂材料主要用于自有的钛酸锂电池产品。

湖州维宏钛酸锂电池产品在国内外市场的不断拓展，也对钛酸锂技术在电动汽车和储能市场的应用起到了良好的推动作用。

深圳贝特瑞目前是全球最大的锂电池碳负极供应商。

公司拥有强大的研发团队，是钛酸锂行业标准起草者之一。

深圳贝特瑞强大的销售网络也将在钛酸锂市场占据领先地位。

推出碳包覆钛酸锂和无碳包覆钛酸锂两款产品。

不过，钛酸锂材料目前并不是贝特瑞的主打产品。

由于钛酸锂电池市场尚未完全开发，公司尚未对钛酸锂材料的生产制定长期规划。

2、钛酸锂电池及其在电动汽车、储能中的应用。

全球能够量产钛酸锂电池的厂家并不多，主要以美国Altech和日本东芝集团为代表。

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Altitanium在制造钛酸锂电池方面拥有独特的核心技术。

在大尺寸钛酸锂电池制造方面仍处于国际领先地位，并解决了所谓的“胀气”问题。

目前其第四代65Ah单体钛酸锂电池已应用于储能系统，65℃循环数万次后容量没有明显衰减。

在钛酸锂电池系统的应用方面，Altech为美国加州提供的混合动力公交车已于2016年投入运营，其燃油经济性指数为0.4kg/L，远高于23.8kg/L。

l 普通柴油发电机组。

该公司为夏威夷自然能源研究所10.5MW风电场提供1MW储能系统并并入当地电网，同时还提供为期三年的技术支持服务。

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。

奥蒂1MW大容量高功率储能机组是目前美国电网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00次，充放电总功率超过MWh，系统容量损失小于2%，无明显功率衰减。

日本东芝批量生产“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、寿命长等优点。

10分钟可充电90%以上，反复充放电后容量衰减小于10%。

已在“EV-neo”电动摩托车上批量使用。

储能方面，东芝正借力日本新阳光计划，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制作所开发了一种采用5V镍锰酸锂作为正极的新型钛酸锂电池。

电压差3.2V，能量密度可达Wh/K歌，超过目前磷酸铁锂电池的水平。

国内生产钛酸锂电池的厂家有很多，比如湖州维宏、珠海银隆、深圳博利达、天津杰威电力工业有限公司、四川兴能、中信国安盟固力电力科技有限公司等。

规模较小的钛酸锂电池还有很多。

湖南鄯善及安徽、深圳周边地区的电池生产企业。

湖州微宏自2006年成立以来一直致力于钛酸锂技术的开发。

公司垂直整合了钛酸锂电池生产所需的钛酸锂材料、隔膜、电解液和正极材料。

近年来，为适应市场需求，湖州维宏已形成日产8万只10Ah钛酸锂电池产品的产能，以及两倍于多正极钛酸锂电池产品的产能。

截至年底，湖州维宏的10分钟快充电池系统已装备多辆混合动力电动公交车，主要销往英国、荷兰、中国重庆等地。

在储能市场，湖州维宏已在美国佛蒙特州和中国重庆安装了钛酸锂电池储能系统，用于电网调频和电网需求管理。

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。

各项性能指标均达到美钛生产的钛酸锂电池。

电池%DOD循环次数超过0次，10%DOD达到10000次。

该批电池已通过北方汽车质量监督检验鉴定实验室（所）的第三方检测。

在应用方面，银隆新型纯电动客车采用圆柱型钛酸锂电池，寿命长、充放电快。

续航里程可达30至80公里。

快速充电仅需 6 至 10 分钟。

也可在夜间错峰供电时使用。

慢充需要30到60分钟才能充满。

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仿古当当公交车已于今年9月投入商业运营。

该车还被指定为北京APEC会议的官方用车。

在储能市场，银隆与国家电网、南方电网合作承接国家储能项目，为张北风光储输示范站和深圳宝清电池储能站分别提供2个2MWh和1kWh的储能项目。

钛酸锂系统的一些模块、电池盒设计和系统解决方案。

深圳博利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。

通过技术攻关项目，从改进钛酸锂电池生产工艺入手，高性能Li4Ti5O12的设计与制备取得了重大进展。

目前量产的产品包括17Ah、20Ah、25Ah圆柱电池，解决了钛酸锂电池容易膨胀的问题，获得高性能的钛酸锂电池产品，并获得权威的第三方检测报告。

博乐达公司从高功率Li4Ti5O12电极材料设计出发，研究Li4Ti5O12材料的界面副反应，揭示产气机理和溶液机理，在Li4Ti5O12电极材料在动力电池的大规模应用方面取得重大突破。

天津杰威从美国奥钛获得钛酸锂电池生产技术转让，并与自身多年来在聚合物软包动力电池生产方面的技术积累相结合，使其独树一帜。

公司已成功攻克胀气问题，具备量产大尺寸单体钛酸锂电池的技术和能力。

电池容量达到60Ah，累计出货量10000Ah。

电池可承受10C以上连续充放电，使用寿命超过20000次，温度范围为-40至60℃。

主要应用于快充公交车和调频储能电站。

发展钛酸锂电池技术的难点及其发展方向 1、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类储能电池的竞争中应具有天时、地利、人和的优势。

仅就使用寿命而言，钛酸锂电池的超长循环寿命远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、笔记本电脑等便携式电器。

尽管中国的手机和笔记本电脑被广泛使用，但大多数都不是国产品牌。

因此，国内锂电池厂商的便携式电器锂电池销售能力不如日韩产品。

然而，钛酸锂技术的适用市场是混合动力电动汽车、特殊工业应用以及调频和电网电压支持等储能应用。

这些市场在全球范围内仍处于起步阶段，目前尚不清楚谁将成为领导者。

钛酸锂技术预计将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、储能及工业应用市场是多国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，国家多项鼓励政策不断出台。

中国制造的钛酸锂电池系统在重庆和欧洲的混合动力公交车、张北风光储示范站、深圳宝清储能电站等方面积累了数年的商业应用数据。

此外，我国锂电池上下游产业链早已建立。

除了完整的电池材料供应和设备制造能力外，锂电池产品产能也为日本和韩国的三分之三。

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。

我国已经拥有钛酸锂材料生产实力雄厚、经验丰富的企业，如四川兴能、珠海银隆、湖州维宏等。

在钛酸锂电池生产中脱颖而出的代表企业有湖州维宏、珠海银隆、深圳博利达、天津杰威等，这些企业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。

特别值得指出的是，深圳博利达拥有从材料生产到电池生产和系统集成的一系列专有技术和知识产权。

目前是中国锂电池行业少有的拥有自主知识产权的生产商。

2、钛酸锂材料、电池和电池组的生产瓶颈既然钛酸锂电池技术具有许多其他锂电池无法比拟的优势，为何迄今为止在中国能源工业乃至世界能源领域却鲜有应用？原因如下： ①钛酸锂材料的生产 钛酸锂材料的生产原理并不复杂。

然而，要用作锂离子电池负极材料，不仅需要材料具有合适的比表面积、粒径、密度和电化学性能，而且还必须能够适应大规模锂电池的生产工艺。

电池。

很多传统锂电池生产线上钛酸锂材料无法正常生产的原因之一是该材料的pH值为11或12，吸湿性极强。

②钛酸锂电池生产 事实上，利用常规锂离子电池生产线直接生产钛酸锂电池产品，并不只是用钛酸锂材料代替石墨那么简单。

因为钛酸锂材料对湿度的要求比传统锂离子电池生产要高得多。

为了控制湿度，一些制备工艺需要进行相应调整，以适应钛酸锂电池产品生产的特殊要求。

此外，一些生产设备也需要相应改进。

如果可能的话，最好专门针对钛酸锂电池产品重新设计一条紧凑、小型、全封闭的自动化生产线。

③钛酸锂电池组与传统锂离子电池不同。

目前，国内外生产的钛酸锂电池在投入使用一段时间后，软包单体电池中经常会出现微量气体。

这些气体与新电池化成过程中产生的气体不同。

前者可以通过电池生产过程去除。

但后者是电池在使用过程中产生的，或者说在目前的工艺条件下很难避免。

笔者认为，研究循环过程中气体生成的化学反应机理应该是一个很好的科研课题。

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，但厚的单体电池仍然不适合高功率应用，因为电池太厚的话大电流产生的热量将难以散发。

因此，对于高功率钛酸锂电池，大而薄的软包电池结构仍然是合理的选择。

3、钛酸锂技术未来发展方向。

最后，有必要全面总结一下钛酸锂材料作为锂电池负极的优缺点。

优点：超高安全性、超长寿命、高低温工作范围宽、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较高。

生产工艺需要相应更新。

新工艺需要投资必要的设备，对湿度控制以及钛酸锂电池的要求更高。

应用市场尚未完全开放。

在当前中国政府大力倡导新能源及相关产业发展的环境下，如何推动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的重要机遇。

，时间一去不复返。

对于珠海银隆、湖州维宏、深圳博利达、四川兴能、深圳贝特瑞等国内拥有一定优势和拥有自主知识产权的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”中并不具备。

开发高容量、高电位正极材料，提高钛酸锂电池的能量密度，是追赶日韩的一大举措。

当然，同时必须研究整个锂离子电池化学体系，例如高电位电解质和抗氧化隔膜。

中国锂电池行业在钛酸锂电池技术发展方面的努力将得到不断崛起的电动汽车、储能和工业应用市场的丰厚回报。