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鈦酸鋰電池長壽命成熟嗎？
時間: 2018-11-19 16:39
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作為處于后發(fā)位置的造車新勢力，董明珠和銀隆引發(fā)了輿論的廣泛關(guān)注。從資本布局到全國投資，從個人收購到籌備IPO上市，董明珠豪賭新能源產(chǎn)業(yè)的決心有目共睹。然而，鈦酸鋰電池
作為處于后發(fā)位置的造車新勢力，董明珠和銀隆引發(fā)了輿論的廣泛關(guān)注。從資本布局到全國投資，從個人收購到籌備IPO上市，董明珠“豪賭”新能源產(chǎn)業(yè)的決心有目共睹。然而，鈦酸鋰電池是否真的能成為董明珠的殺手锏？
最近，一直處于風(fēng)口浪尖上的“董小姐”和她的珠海銀隆的動作頗多，顯得有些“不寧靜”。
在十幾天前的8月8日，洛陽市與珠海銀隆新能源在河南省省會鄭州舉行了項目合作簽約儀式。根據(jù)協(xié)議內(nèi)容，銀隆將在洛陽打造名為銀隆新能源（洛陽）產(chǎn)城融合產(chǎn)業(yè)園，投資總額150億元。而在此之前，銀隆還宣布了在珠海、邯鄲、石家莊、成都、蘭州、天津和南京等地共11個生產(chǎn)基地，未來總投資將突破千億元。
作為妥妥處于后發(fā)位置的造車新勢力，董明珠和銀隆開啟的擴(kuò)張模式引發(fā)了輿論的廣泛關(guān)注。即使相比2016年風(fēng)頭最盛的樂視超級汽車，銀隆的千億元產(chǎn)業(yè)布局也有過之而無不及。從資本布局到全國投資，從個人收購到籌備IPO上市，董明珠“豪賭”新能源產(chǎn)業(yè)的決心有目共睹。
然而，廣受外界關(guān)注的鈦酸鋰材料，是否真的有如董明珠所愿，成為解決當(dāng)前新能源汽車發(fā)展障礙的密匙？
三項優(yōu)勢撐起“銀隆鈦”
說到銀隆新能源的核心競爭力，鈦酸鋰電池絕對是核心中的核心。實際上，這種動力電池的負(fù)極材料從不被外界廣泛知曉，到如今被冠以“銀隆鈦”這一響亮名稱，僅僅用了1年時間。對于這該公司和其技術(shù)的發(fā)展前景，董明珠給予了高度評價：“鈦酸鋰電池和銀隆是被埋在沙子里的金子。如果全中國都用銀隆新能源電池，霧霾天氣能少一半。”
要理解鈦酸鋰電池的優(yōu)勢和特點(diǎn)，我們需要先了解鋰電池的充放電過程中的化學(xué)原理：在充電時，電池正極中的鋰原子電離成鋰離子和電子，鋰離子向負(fù)極運(yùn)動與電子合成鋰原子；在放電時，放電時，鋰離子再反方向從負(fù)極材料表面電離成鋰離子和電子，并在正極處合成鋰原子。
而相比石墨、合金與硅碳復(fù)合材料，鈦酸鋰擁有諸多優(yōu)勢：
首先，鈦酸鋰電池?fù)碛懈L的使用壽命。在充放電的過程中鋰離子在嵌入和脫嵌的過程中對鈦酸鋰材料的機(jī)構(gòu)幾乎沒有影響，這種現(xiàn)象被稱為“零應(yīng)變材料”。這種特性大幅提升了電極性能并減少了電池比容量的大幅衰減，從而延長了電池壽命。有研究數(shù)據(jù)表明，鈦酸鋰電池在循環(huán)充放電2.5萬次后，剩余電池容量依舊超過80%，遠(yuǎn)高于當(dāng)前的三元電池與磷酸鐵鋰電池。
其次，鈦酸鋰電池的安全性更高，低溫環(huán)境下表現(xiàn)更加穩(wěn)定。由于其材料化學(xué)特性，正常電壓范圍內(nèi)，鈦酸鋰表面難以形成鋰結(jié)晶，避免了鋰結(jié)晶在電池內(nèi)部造成短路的可能。這就降低了電池?zé)崾Э仫L(fēng)險，讓鈦酸鋰電池?fù)碛懈玫哪透邷貙傩?，不會輕易爆炸。同時，該類型的電池在低溫環(huán)境下也擁有更好的表現(xiàn)。即使在零下40攝氏度的環(huán)境下，鈦酸鋰電池也可以釋放60%以上的容量。
最后，鈦酸鋰電池的充放電速度更快。該材料的化學(xué)擴(kuò)散系數(shù)比碳負(fù)極高一個數(shù)量級，因此具備更快和更多的循環(huán)充放電能力。如今的銀隆新能源客車，接入大電流快充充電樁后可以在5分鐘內(nèi)充滿90%以上的容量。
能量密度與運(yùn)營成本成為最大短板：
盡管鈦酸鋰相比其他負(fù)極材料擁有明顯的優(yōu)勢，但其短板也十分突出。中國工程院院士、英國皇家工程院院士陳清泉就曾指出，鈦酸鋰能量密度低和成本高是其最致命的缺點(diǎn)。
從材料結(jié)構(gòu)看，鈦酸鋰的比容量僅為170mAh/g，遠(yuǎn)低于石墨負(fù)極的300mAh/g。因此，搭載了同等質(zhì)量動力電池的新能源汽車，采用鈦酸鋰作為負(fù)極的續(xù)駛里程只有另一輛車的一半左右。
而價格因素也成為了阻擋鈦酸鋰電池大規(guī)模應(yīng)用的攔路虎。相比石墨材料2-6萬元每噸的售價，鈦酸鋰的售價高達(dá)13-15萬元每噸。
因此，當(dāng)前鈦酸鋰電池僅能在售價較高的大客車上使用。實際上，銀隆新能源目前的主力車型均為6米以上的商用客車。
但從商運(yùn)營的角度來看，相比搭載了三元電池或磷酸鐵鋰電池的新能源客車，銀隆新能源的產(chǎn)品的運(yùn)營成本要高出不少。曾在國家電網(wǎng)從事能源研究的專家張明（化名）告訴億歐汽車，當(dāng)前新能源公交車的主要盈利點(diǎn)在于利用峰谷電差價對車輛進(jìn)行充電，而這是采用了鈦酸鋰電池作為能源的新能源客車無法實現(xiàn)的。
“一二線城市的普通電動公交車每天平均行駛里程會在200公里左右，目前大部分新能源客車均能滿足。”張明說道，“但為了盡可能降低出廠時的售價，銀隆新能源的產(chǎn)品會減少動力電池的搭載，縮減續(xù)駛里程。”在他看來，盡管銀隆新能源的客車可以利用司機(jī)休息時間快速充電，但這也致使車隊無法享受峰谷電價的優(yōu)勢。“白天與夜間的電價差基本在5毛錢左右，這對于具有規(guī)模效應(yīng)的公交公司來說是一筆不小的成本。”
2.5萬次循環(huán)壽命：屠龍之技？
在過去不少的宣傳活動中，鈦酸鋰電池高達(dá)2.5萬次的電池循環(huán)壽命被認(rèn)為是銀隆最致命的殺手锏。董明珠不止一次放言稱，超高的循環(huán)次數(shù)可以讓車主安心把銀隆的車用到報廢。
但是，這種性能放在新能源公交車的使用場景下，疑似屬于一種過度設(shè)計。假設(shè)銀隆新能源的大客車每日的充放電次數(shù)高達(dá)4次，那么其一年的電池循環(huán)次數(shù)也就剛達(dá)到1300次，那么2.5萬次的循環(huán)壽命夠其用20年。當(dāng)前，大客車的置換周期為6-8年左右，一輛銀隆新能源客車的鈦酸鋰電池在其整車生命周期中根本用不完，只能在車輛報廢后另行處理。
高到這種程度的循環(huán)壽命，車主真的需要嗎？
而即使在儲能領(lǐng)域，鈦酸鋰電池的市場前景也不容樂觀。張明告訴億歐汽車，電網(wǎng)的峰谷調(diào)蓄對電池的快充快放要求并不高，常規(guī)的鋰電池都能滿足，而鈦酸鋰電池更多是滿足電網(wǎng)的應(yīng)急調(diào)蓄需求。“這部分需求所占的市場份額不會超過5%，總量上來看是很低的。”
此外，儲能電池的單位時間內(nèi)重放循環(huán)次數(shù)更低，2.5萬次的循環(huán)壽命足夠電池使用幾十年的時間。但張明表示，儲能單元之間的連接件等配件壽命沒有這么長，在整個儲能單元的生命周期中還要進(jìn)行更換。這其中的工序復(fù)雜，成本也不低。
由此可見，銀隆的鈦酸鋰技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢，同時也是其實現(xiàn)商業(yè)化的最大阻礙。董明珠對于銀隆和鈦酸鋰電池的看好，也許有其背后的合理因素。但從現(xiàn)有的技術(shù)與運(yùn)營模式上來看，這條路的前景實在稱不上光明。
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