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储能为啥不用钛酸锂电池(钛酸锂电池续航能力怎么样)

工品易达2022-11-03电池47

钛酸锂电池优缺点是什么?

钛酸锂电池优点:

1、安全稳定性好

传统的碳电极在嵌锂之后一旦过充,电极的表面容易析出金属锂,其与电解液接触发生反应会产生可燃性气体,带来安全隐患。钛酸锂的电势比纯金属锂的电势高,不易产生锂晶枝,放电电压平稳,而且,因此提高了锂电池的安全性能。

曾有第三方机构对钛酸锂电池进行测试发现,在针刺、挤压、短路等严苛测试下,不冒烟、不起火、不爆炸,安全性远高于其他锂电池。因此也有很多业内人士认为钛酸锂十分适合用在对电池稳定性要求极高的特种等领域。

电动汽车的安全稳定性能是消费者最为关注的指标,无论续航里程多远,如果不能解决安全问题,消费者开的不过是一辆装着不定时炸弹的车子,而钛酸锂电池的超安全性能无疑将会受到消费者的青睐。

2、快充性能优异

与碳负极材料相比,钛酸锂具有较高的锂离子扩散系数,可高倍率充放电。在大大缩短充电时间的同时,对循环寿命的影响较小,热稳定性也较强。据测试,最新技术研发的钛酸锂电池十分钟左右即可充满,比传统的电池有了质的飞跃。

充电时间太长一直是电动汽车发展过程中难以跨越的障碍。一般采用慢充的纯电动公交车,充电时间至少要4个小时以上,很多纯电动乘用车的充电时间更是长达8个小时。电动车辆的快速充电是未来的趋势,消费者不愿浪费太多时间在等待充电这个环节。

3、循环寿命长

电池循环寿命决定整个新能源车的性价比,是未来新能源车脱离补贴政策后的主要竞争点。汽车电池循环寿命的延长,让消费者能够买得起、养得起。

其他的传统锂离子电池,比如磷酸铁锂电池,在使用过程中会出现容量大幅衰减、寿命缩短的问题,不仅影响了用户的正常使用,还增加了电池更换成本。这种不佳的使用体验,很可能让消费者对电动汽车望而却步,从而不利于新能源汽车行业的可持续发展。

钛酸锂电池则很好地解决了这些问题。

钛酸锂电池在充放电时,锂离子嵌入和脱嵌不会造成钛酸锂晶型结构的变化,因此对钛酸锂材料的结构几乎没有影响。正因如此,钛酸锂也被称为“零应变材料”。钛酸锂电池与当前“慢充最多使用5年、快充最多使用2年”的磷酸铁锂电池相比,优势十分突出。

根据试验数据测定,普通电池循环使用寿命平均为3000次,而钛酸锂电池完全充放电循环次数可达3万次以上,在作为动力电池使用10年之后,可能还能作为储能电池再用20年。这也意味着,钛酸锂电池可以做到与车辆同生命周期,用户在实际使用中不用更换电池,几乎不增加后期成本。

4、耐宽温性能良好

钛酸锂电池的尖晶石结构具有三维锂离子扩散通道,因此钛酸锂电池在高低温性能上的表现也十分优异。一般电动汽车在零下10℃时充放电就会出现问题,钛酸锂电池耐宽温性能良好,耐用性强。

在零下50℃到零上60℃均可正常充放电,无论是在冰封的北国,还是在炎热的南方,车辆都不会因电池“休克”而影响工作,消除了用户的后顾之忧。

钛酸锂电池的这些优势,能大幅节省充电站场地建设和人员配置成本等,更适合在公交领域的推广应用,而公交系统正是我国新能源客车推广应用的“主战场”。来自目前推广应用新能源车比例最高的公交市场的反馈显示,快充方式更加适合当前公交市场的实际需求。

钛酸锂电池负极采用钛酸锂,相比负极用石墨的主流锂电池,市场份额十分小众。资料显示,在新能源客车中,钛酸锂电池的市场份额占比约为3%,远低于磷酸铁锂电池88%的市场份额;而在乘用车领域,钛酸锂电池则和其他少数派技术一起,分享着3%的市场空间。

钛酸锂电池缺点

钛酸锂(LTO)材料在电池中作为负极材料使用,由于其自身特性的原因,材料与电解液之间容易发生相互作用并在充放循环反应过程中产生气体析出,因此普通的钛酸锂电池容易发生胀气,导致电芯鼓包,电性能也会大幅下降,极大地降低了钛酸锂电池的理论循环寿命。

测试数据表明,普通的钛酸锂电池在经过1500-2000次左右的循环就会发生胀气的现象,导致无法正常使用,这也是制约钛酸锂电池大规模应用的一个重要原因。

钛酸锂(LTO)电池性能改进是单个材料的性能的提升以及各关键材料的有机整合的综合体现。针对快速充电与长使用寿命的要求,除负极材料以外,还要针对锂离子电池的其他关键原材料(包括正极材料、隔膜、以及电解液)。

同时结合特殊的工程化工艺经验,最终形成了“不胀气”的钛酸锂LpTO电池产品,并首先实现了在电动公交客车上的批量应用。

测试数据表明,在6C充电,6C放电,100%DOD的条件下,钛酸锂LpTO单体电池的循环寿命超过25000次,剩余容量超过80%,同时电芯产生的胀气现象不明显,不影响其寿命。

而重庆快速充电纯电动公交的实际应用情况也表明,在电池成组以后,电性能的表现也相当优异,可以保证纯电动公交客车的日常商业化运营。

钛酸锂电池优缺点及前景怎么样?

钛酸锂电池缺点:对锂电位高,导致工作电压低,能量密度降低。电池制作过程容易产气。电子导电性不好。钛酸锂电池优点:安全性好,电动车电池最重要的一点就是需要高安全性,钛酸锂由于其平衡电位高,不会在负极形成锂枝晶,而具有很好的安全性。循环性能好,由于其是“零应变”材料,而不会在充放电过程中发生结构的变化,具有非常优越的循环性能。可以快速充放电,锂离子在钛酸锂晶体中的扩散系数是2×10-200px-2/s,比石墨负极多一个数量级,可以快速充放电,快速充电能力是考察电动车电池的一个重要指标。工作温度范围宽-30℃-60℃,低温下锂的嵌入及脱出能力都会下降,尤其是嵌入能力,钛酸锂负极在-30℃下充电也不会出现导致短路或使负极恶化的锂枝晶出现,这是石墨负极无法做到的,在广泛的环境下能够快速充电和放电,适用于车载用途。自放电小,在一个帖子提到我们的实验数据,正极采用我们常规型锰酸锂,负极用钛酸锂,60度存储28天容量剩余率88%,容量恢复率95%以上。

钛酸锂在储能中的应用怎么样?

在储能领域,钛酸锂电池主要用于电力调频调峰、大规模可再生能源并网等,由于储能系统需要频繁大功率的使用,钛酸锂电池具有的长循环寿命及高功率等特点,正好契合该应用场景。纵观全球,无论是从抢占世界技术制高点来布局,还是从改善大气环境的角度出发,发展储能已成为我国的的既定方向,而国内目前多个储能示范项目的正常运行充分证明了储能完成了前三个阶段的过渡,即基础研发、应用功能验证、功能释放三个阶段,已经为商业化推广奠定了基础。根据试验验证,储能用于提高大规模可再生能源接入应用,需要储能系统频繁大功率出力,现有铅酸电池、液流电池及磷铁电池技术各有局限性,无法满足频繁的瞬时大功率应用需要。而钛酸锂电池具有循环寿命长、倍率高等特点,正好契合该应用需要。 超安全、超长循环寿命、快充性能优异、低温性能良好是钛酸锂电池的最大优势。

国家电网从2006年开始关注储能技术,当时电池的选择不多,我们重点技术攻关的项目是纳米电池和液硫电池。当时没有考虑用锂电池做储能,因为当时锂电池的循环寿命是2000~3000次,这在电网应用中就没什么价值。两三千次的循环寿命,对电网来说就意味着电池在几年内就要全更换一次,锂电池不适合电网使用。到2009年,了解到钛酸锂电池的循环寿命可达上万次,当时觉得不可思议。后来用钛酸锂电池样品做测试,在循环1000多次的时候,容量没有衰减。经过这么多年对钛酸锂电池的研发、评价和应用,钛酸锂电池确实具有长寿命的特点。当然它也有很大的缺点,就是太贵。国家电网作为用户单位,一直努力寻找降低成本的方法。钛酸锂电池功率可以做高,但为了追求高功率,就需要将材料纳米化,纳米化后生产加工等工序的工艺控制要求都很苛刻,从而成本提高。在储能方面,能否考虑降低钛酸锂电池高功率的要求,只保留长寿命的特点,以此换来成本的降低。

钛酸锂电池可以用作太阳能蓄电池吗

理论上说,锂电池都是可以作为储能电池来使用的,钛酸锂电池也不例外,还可以发挥其充电速度快、耐高温和耐低温的特长,只是这种锂电池的储能比还不是很大。

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