解析钛酸锂电池概念大热，用在电动汽车上到底怎么样？
来源：宝鄂实业
2019-03-29 14:41
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先说一下总结性的看法：钛酸锂是一种有用的材料，只是优缺点都比较明显。能量密度低是其最为突出的问题，所以更适合于一些特种的电动汽车的用途，想让汽车跑远点的都请忽略它。
：锂电池，肯定得有正极和负极材料，说不清楚分别是什么，分析其好用难用都无从谈起。钛酸锂电池这个概念倒底算是啥，也没说明钛酸锂当正极还是负极，不过没关系，说到这里咱就干脆都分析一下。
首先贴一下文献对钛酸锂的简介：
175mAh/g的理论容量，对锂电位1.5V----因此也不会产生SEI，不可逆容量低(所以这个材料寿命和安全性好)，嵌脱锂时体积应变只有不到0.2%，所以材料结构特别稳定。制成时是Li4Ti5O12，充电满后是Li7Ti5O12。该材料安全，寿命长，在功率型以及低温用途下表现出色。
容量不低，175mAh/g，但是这只是容量，不是能量，电压乘以电量得到的才是能量。此材料电压是1.5V，OK。
问题来了，这个材料倒是既可以做正极，也可以做负极。如果做正极的话，那基本就要和石墨负极配，得到的电池基本就是1.5V的电池(一般锂电池，3.4，3.7V的都有，现在好像还有4V的)。但是这也太搓了，电压如此低，得到的电池能量密度也比较惨，看看电压差别，就知道，能量密度起码跌一半。你们整天嫌电动车跑不远，就是因为电池能量密度差，你再看看它。
还没完，它如果做正极，先充电的话要嵌锂，这就要求负极必须含锂。一般用的负极，比如石墨，都是不含锂的，这就要求锂化。锂化的石墨/硅负极这个技术似乎已经有，不过我听来我们这里介绍的日本专家讲了讲，感觉可不像是什么已经比较成熟的技术，至少个人认为比钛酸锂离实用还要远。总之，当正极感觉十分不靠谱……
如果做负极的话，OK，这是它的本行吧。它电压是高一点，不过正好与电解液稳定共存，不会生成SEI膜。因此材料安全性不错，材料充放电时应变又小，被誉为“零应变材料”，总之寿命长，大倍率充放也比较耐受，听说有一万次的寿命。
但是，树上的鸟儿成双对~~~~~~~~~~，它做负极的话，与几种正极材料配合的情况如何？
电池的正负极相配是比较重要的内容：比如这个负极特别牛，一万次的寿命，可惜正极只能撑500下……一样没戏。几种典型的正极材料，如三元(现在也不错了)，钴酸锂，磷酸铁锂，锰酸锂中，磷酸铁锂仍然是毫无疑问的寿命最高的(虽然你们老吐槽铁锂这这那那)，磷酸铁锂的功率性能也很好(参见上次磷酸铁锂电池的回答)，因此个人认为和钛酸锂配合还比较靠谱。不过这种电池，电压只有3.4-1.5=1.9V，基本还是一个惨(普通磷酸铁锂电池，以石墨为负极，3.3V左右的电压)。能量密度也相应的非常寒碜。
钛酸锂这个材料，要么电压再低点(当负极)，要么电压再高一点(牛B无敌新正极)，可能境遇都要好很多。
此外，这个材料价格贵是肯定的(RMB/kg)，毕竟钛不是什么特别便宜的东西，你再便宜能有锰铁便宜？再加上能量密度低(WH/kg)，所以算单位能量(RMB/WH)的价格时，只会更缺乏竞争力。(你们天天嫌电动车贵)说来说去，其实人家也有优点，材料稳定，安全，大倍率功率性能良好，因此对于“快充” “功率型”用途，一定是比较适合的，这一点没有问题，人家没撒谎。
但是，这种功率型用途是靠牺牲能量密度得来的，以前装100kg电池，现在如果还想跑那么远，就要装200kg……所以相应的也就做了一些调整，比如就少装电池，然后跑一趟充一次，每次都快充。 其实我觉得，这也算是一种成功的运行模式。只不过真的得把单位能量(RMB/WH)的价格这笔账算清楚，毕竟受认可的产品，成本一定得有点竞争力，而在这点上钛酸锂好像不太乐观。
另外一个快充，电流大，略危险，能量损失率高，算了……我觉得我像是一个快充黑，总之快充有优点，也有不足，客观看待吧~~【相关阅读：光说几分钟充满，其它性能都不说的快充技术，都是耍流氓】
中国的新能源汽车市场可说发展的越来越快，之所以发展快速，很大部分原因离不开国家对新能源汽车的补贴政策，在政府的大力支持下，新能源汽车快速前进，车企对“续航里程”的追求也越来越高，新能源汽车的核心部件“电池”也是“优胜劣汰”，三元锂电池逐渐被新能源汽车广泛应用。
但是随着2018年补贴政策大幅度下调，以前常被应用的磷酸铁锂电池能否重新取代三元锂电池，成为新能源汽车的“宠儿”呢？笔者认为可能性较小，但是至少在大型客车和公共交通方面，磷酸铁锂电池依然会被广泛应用。
在目前市场上，大多数新能源汽车主要使用的是三元锂电池，磷酸铁锂电池，锰酸锂电池。那么相比之下，磷酸铁锂电池有什么优势能够支持它逆袭呢？
三元锂电池
三元锂电池的优势是能量密度高，循环性能好，续航里程大，比较适合未来新能源汽车电池的发展趋势，而且适合北方天气，低温环境下电池更加稳定。不过它最大的劣势就是三元锂材料不稳定，容易在200度左右发生分解，并且在高温环境下电解液会迅速燃烧，发生连锁反应，这也是为什么现在有些新能源汽车发生碰撞后容易自然的原因。
但是对于很多消费者来说，现在新能源汽车的续航里程仍然是它们所担心的一个问题，所以不管有没有补贴，消费者都是希望电动汽车的续航里程能够更长，反之，汽车厂商不管有没有补贴肯定也希望自己的电动汽车续航里程能够越大越好，毕竟这样消费者才会买单，所以这时候三元锂电池的优势就很重要了，这也是为什么很多厂商愿意选择三元锂电池的原因。
磷酸铁锂电池
磷酸铁锂电池的最大优势就是安全稳定性。它是目前最安全的锂离子电池正极材料，而且循环使用寿命可达2000次以上，比三元锂电池寿命更长。但是它的劣势就是能量密度低，而且耐低温性能较差，在低温环境下工作不仅寿命低，放电效率也低。此外体积大，较重，会占用车内大量空间。所以这种安全性较高但是能量密度较低的电池一般应用于公共交通方面。不过对于家用车来说现在一般较少采用。
锰酸锂电池
锰酸锂电池是前两年比较主流的动力电池，但是随着对续航里程的追求，现在也渐渐被三元锂电池所超越。锰酸锂电池在这三种电池中价格最便宜，工作电压高，倍率性能好，低温工作性能好，缺点是能量密度较低，使用寿命一般，尤其是高温循环性能差，而安全稳定性则是三者中的中等水平。
就目前新能源市场上主要使用的三种电池比较来看，就凭续航里程这一点，三元锂电池就牢牢占据榜首。而且就算是在现阶段补贴下降的情况下，三元锂电池在能量密度上也占据很大优势。不过从安全性上来看，磷酸铁锂电池在今后还是有很大发展空间的，不过前提还是在解决了里程问题之后，毕竟目前消费者对于电动汽车的续航里程追求更大，所以磷酸铁锂电池想借补贴退坡逆袭可能性较小。 钛酸锂做负极与磷酸铁锂配合，充分发挥稳定、长寿命、高功率的优点时，做一些功率型、储能型电池，还是比较靠谱的，貌似有厂家有这个产品。
