大咖热议钛酸锂电池的技术发展现状
石墨烯复合钛酸锂负极材料:针对钛酸锂电池导电性差、锂扩散系数不高、低能量密度等问题,天津普兰能源科技有限公司研发出石墨烯复合钛酸锂负极材料,以该材料作为负极的电池安全性好,循环寿命长,体积应变小,有着较高的SOC利用率。
改性钛酸锂材料:山东玉皇新能源科技有限公司研发出改性钛酸锂材料,用于制造高性能电池。公司通过碳氮导电层修饰、离子掺杂,提高电子导电率;通过对纳米氧化物/氮化物进行表面修饰,提高比容量。在循环方面,1C状态下的比容量达174.2mAh/g,循环1100周容量保持率为90.4%;倍率方面,10C比容量约为120mAh/g;恒流15C快充(约3.5min),充进约90%的额定容量。
对产气问题的探讨
天津市捷威动力工业有限公司董事长郭春泰表示,钛酸锂电池有几大难题:能量密度低,制造困难,成本高。其中,产气是钛酸锂电池制造和使用过程中的一个老大难问题,如果控制不好,会在一定程度上影响电池的安全性能。
至于产气的原因,清华大学深圳研究生院贺艳兵副教授认为,钛酸锂和电解液溶剂之间的本征界面反应是电池产气的主要原因,产生的气体主要有氢气、一氧化碳和二氧化碳等。
那么,我们该如何看待钛酸锂电池产气问题?中国科学院成都有机化学研究所研究员范未峰比较乐观,他将产气问题是否影响到动力电池的应用作为判断标准。他举例说,循环次数在10000次以内的动力电池,受到产气的影响很小;在生产中,有些企业在软包电池上留一个小气囊,可为产生的气体留一个空间。因此,范未峰认为产气问题对钛酸锂电池几乎不构成影响。
银隆新能源电池研究院研发部经理詹世英认为,产气问题是所有锂电池都有的一个化学问题,其解决的关键在于材料和生产工艺。
贺艳兵团队的解决方案是,在钛酸锂和电解液界面之间建立隔绝层(如钛酸锂表面构建纳米碳包覆层),协同隔绝层上形成的SEI膜,可明显抑制钛酸锂/电解液的界面反应,同时还提高了钛酸锂的循环稳定性。他们针对性地开发出了兼具高密度、高倍率和长循环性能的无胀气纳米级、亚纳米级和微米级致密结构的钛酸锂材料。
微宏动力对钛酸锂电池负极材料做了改进,同时调整电解液配方和生产工艺,因此其生产的软包LPTO电池具备了较高的安全性;捷威动力采取高电位强制成膜的措施来解决;天津普兰能源科技有限公司的做法也是减少或阻隔反应活性点。
此外,针对产气及安全问题,台湾工业技术研究院产业经济与趋势研究中心资深产业分析师吕学隆认为,用方型电池比软包电池更安全。山东玉皇新能源科技有限公司首席科学家薛嘉渔强调,电池安全是一项系统性工程,并非仅仅是一两种材料的问题。尽管钛酸锂电池存在产气问题,他依然认为钛酸锂电池是目前最安全的一种电池。
同时,部分嘉宾也针对钛酸锂颗粒大小问题发表了自己的见解。最初,业内认为钛酸锂颗粒越小越好,均把技术重心放在钛酸锂的颗粒细化上;后来经过生产实践逐步发现,颗粒并非越小越好:越细的颗粒,可能会带来越多的副反应。这一观点目前已成为业内共识,也印证了钛酸锂技术发展的曲折之路。
钛酸锂电池前路依然会有坎坷,但方向终归是向前。业界企业和研究机构对钛酸锂电池技术发展所做的努力,将推动钛酸锂电池不断向前发展。
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