中國儲能網(wǎng)訊：珠海銀隆在經(jīng)歷了格力的收購風(fēng)波和董明珠、王健林等30億集體增資后， 更建成世界最大的鈦酸鋰材料和電池生產(chǎn)基地，一次又一次引起業(yè)界和媒體的廣泛關(guān)注。雖然鈦酸鋰技術(shù)應(yīng)用于電動車和儲能領(lǐng)域的可行性已經(jīng)在市場上得到了印證，鈦酸鋰電池在倍率、高溫、低溫、循環(huán)壽命、安全性等電池性能指標(biāo)也得到了行業(yè)認(rèn)可。但當(dāng)新科技、新觀點(diǎn)、新事物的出現(xiàn)時(shí)，總會引來一定的質(zhì)疑，鈦酸鋰電池市場應(yīng)用前景到底如何？下面記者通過專家論證后對鈦酸鋰材料進(jìn)行解析。
對比其他鋰離子電池，鈦酸鋰電池市場前景廣闊
慢充純電動客車存在電池過重現(xiàn)象。目前市場上主流的磷酸鐵鋰動力電池，其正極材料為磷酸亞鐵鋰，理論比容量為170mAh/g，實(shí)際可逆容量為120~140mAh/g，與石墨搭配制成電池的額定電壓為3.2V。因?yàn)槠浼夹g(shù)門檻相對較低，目前國內(nèi)大多數(shù)廠家都會首選其作為其核心動力電池產(chǎn)品，而大多數(shù)廠家生產(chǎn)的磷酸鐵鋰單體電池能量密度是在120Wh/kg左右。
但隨著2017年國家關(guān)于新能源汽車的最新補(bǔ)貼政策對能量型電池的能量密度提出了明確要求，技術(shù)門檻讓國內(nèi)很多磷酸鐵鋰電池廠直接停產(chǎn)了。同時(shí)新政除了對能量密度有要求外，裝載能量型電池的行駛里程不得低于250km，即使按磷酸鐵鋰系統(tǒng)120Wh/kg的上限計(jì)算，裝車電池的重量為2.5~3噸，可能會形成“小馬拉大車”的客觀現(xiàn)象，嚴(yán)重影響整車的能源使用效率，耗能嚴(yán)重。
其他鋰離子電池仍然難以突破能量密度瓶頸（在不犧牲安全性、循環(huán)使用壽命的前提下）。至于如何突破電池能量密度200Wh/kg的目標(biāo)，最有可能實(shí)現(xiàn)的是使用硅炭作為負(fù)極，但這種新材料受限于循環(huán)壽命不佳，離實(shí)際應(yīng)用于動力電池還有不小的距離。
而據(jù)行業(yè)專家表示，即使使用硅炭作為負(fù)極，能量密度達(dá)到200Wh/kg，無非也就達(dá)到目前三元電池的能量密度水平，而目前特斯拉使用這種能量密度水平的電池，也沒法解決純電動汽車的行駛里程焦慮問題，更不用說循環(huán)使用壽命短，電池容量衰減快的硅炭負(fù)極的磷酸鐵鋰電池了。
與磷酸鐵鋰電池類似，三元?jiǎng)恿﹄姵赜糜陔妱榆囎叩囊彩撬^能量密度路線，由于三元材料是在鈷酸鋰等層狀金屬氧化物正極材料的基礎(chǔ)上衍生出來的，所以其電化學(xué)性質(zhì)和鈷酸鋰十分接近，只是安全性略好于鈷酸鋰。雖然其電池能量密度較高，但由于與石墨這種更不穩(wěn)定的負(fù)極材料搭配，其安全性一直飽受質(zhì)疑，目前已經(jīng)發(fā)生了幾起嚴(yán)重的安全事故。所以三元鋰電池目前主要應(yīng)用于小型乘用車，國家對于其在公共交通領(lǐng)域的應(yīng)用還十分謹(jǐn)慎。另外，磷酸鐵鋰和三元鋰電池都比較適合慢充，需要建設(shè)大量配套的充電設(shè)施，投資和建設(shè)成本很高，特別是對于城市用地比較緊張的地區(qū)受到的限制會更多。
實(shí)際運(yùn)營中，慢充純電動客車運(yùn)營成本高。以公交公司為例，大部分純電動客車行駛里程一般不超過200km。而一般公交車的日均行駛里程都在200km以上，所以充一次電跑一天基本上都無法實(shí)現(xiàn)，需要在進(jìn)站的間隙快速補(bǔ)電，隨著電池容量的衰減，補(bǔ)電的頻率會顯著增加。所以，磷酸鐵鋰純電動公交車在運(yùn)營過程中也需要大電流充電設(shè)備。同時(shí)，由于磷酸鐵鋰電池的充電倍率限制，為了保證行駛里程，快速補(bǔ)電時(shí)間不能太短。這對于一些發(fā)車間隔比較短的線路就需要配備更多的車輛來滿足運(yùn)營需要，這無形中也增加了運(yùn)營成本。至于每臺車每晚的慢充需要配備的充電樁、值班人員等一系列維護(hù)成本也不低。所以，雖然磷酸鐵鋰純電動公交車在一次購車成本方面略占優(yōu)勢，但實(shí)際運(yùn)營成本和效果并一定很理想。慢充對于運(yùn)營成本的浪費(fèi)也是需要考慮的。
從國情出發(fā)，鈦酸鋰電池具備市場應(yīng)用前景
從循環(huán)使用壽命、高安全等領(lǐng)域來看，鈦酸鋰電池具備材料的先天優(yōu)勢，從而適應(yīng)了國情發(fā)展，在電動車的充電時(shí)間、續(xù)駛里程、安全性能等問題上，解決了大部分中國公交企業(yè)的需求，實(shí)現(xiàn)了壽命和運(yùn)營效率等各項(xiàng)指標(biāo)必須與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)競爭的先決條件，這不得不說是鋰電池領(lǐng)域的一大突破，對完善整個(gè)鋰電池應(yīng)用體系有著重要影響。
據(jù)悉，與磷酸鐵鋰和三元鋰電池不同，在電動車領(lǐng)域，鈦酸鋰電池充分利用其特性，走的是快充路線，即在6分鐘或更短時(shí)間內(nèi)充滿電后即可正常行駛。所以它非常適用于高使用頻率的運(yùn)營車輛。
快充可以提高充電樁的使用效率，最大限度節(jié)約充電場站的建設(shè)用地和成本，在寸土寸金的城市區(qū)域，更顯難能可貴，隨著國家城市化進(jìn)展，鈦酸鋰電池的研發(fā)在行業(yè)是極具前瞻戰(zhàn)略意義的。鈦酸鋰電池純電動公交車主要應(yīng)用鈦酸鋰電池在快充、長壽命、耐高低溫、高安全等方面的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)燃油車1：1的替換，充電樁可以采用5：1，即5輛車配1個(gè)充電樁的模式進(jìn)行運(yùn)營，大大降低了充電樁的建設(shè)和車輛運(yùn)營成本。
鈦酸鋰電池的長壽命和優(yōu)異的高低溫性能也保證了運(yùn)營車輛的穩(wěn)定性。至于實(shí)際運(yùn)營效果，就以全世界最大公交運(yùn)營系統(tǒng)——北京公交為例。眾所周知，北京人口眾多，北京公交的運(yùn)營壓力巨大，每條線路高峰期的發(fā)車間隔只有幾分鐘。早在2008年北京奧運(yùn)會就開始使用純電動公交車，嘗試過慢充、換電等多種運(yùn)營模式，也使用過包括錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元電池在內(nèi)的多種動力鋰電池，都因?yàn)椴环蠈?shí)際需求而最后棄用。最后經(jīng)過127個(gè)專家長時(shí)間討論，選擇了銀隆新能源，而銀隆純電動客車能進(jìn)入北京公交無疑證明了鈦酸鋰電池的優(yōu)越性，是符合新能源公交發(fā)展規(guī)律的，也是尊重市場規(guī)律的選擇。
綜上所述，其實(shí)某種技術(shù)是不是適合于某一領(lǐng)域的應(yīng)用，并不單單是一兩個(gè)簡單的技術(shù)指標(biāo)所決定的，更多的是要看其實(shí)際應(yīng)用效果和客戶的認(rèn)可程度。隨著鈦酸鋰電池生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，結(jié)合未來風(fēng)光儲能等設(shè)施的建設(shè)，再配合銀隆特有的商務(wù)模式，鈦酸鋰電池純電動公交車是最有可能率先擺脫財(cái)政補(bǔ)貼的新能源車型之一。
鋰電池多技術(shù)路線發(fā)展有利于行業(yè)發(fā)展
鈦酸鋰電池目前的能量密度偏低，一方面是由于鈦酸鋰材料本身的固有性質(zhì)所形成的，另一方面也是因?yàn)槭褂靡?guī)模不及磷酸鐵鋰，導(dǎo)致研發(fā)力度不足。
但正如前文所述，磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池同樣也有能量密度限制，按現(xiàn)在已經(jīng)大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用的石墨負(fù)極來計(jì)算，其單體電池能量密度上限分別約為150Wh/kg和230Wh/kg，如果想要實(shí)現(xiàn)突破就必須有新的高容量負(fù)極材料出現(xiàn)。而鈦酸鋰材料要想實(shí)現(xiàn)能量密度的突破就要尋找一種更高容量的正極材料。
其實(shí)這兩者殊道同歸，都為突破鋰電池領(lǐng)域的瓶頸，只是在發(fā)展方向上，因?yàn)椴牧系牟煌杂胁煌T了。而目前以珠海銀隆為代表的鈦酸鋰電池企業(yè)建成世界第一的鈦酸鋰材料和電池生產(chǎn)基地，隨著產(chǎn)業(yè)化的整體提升，成本將得到進(jìn)一步降低，隨著產(chǎn)業(yè)應(yīng)用率的上升，同樣有望在科研領(lǐng)域取得突破。
鈦酸鋰材料同樣適用于儲能領(lǐng)域，根據(jù)調(diào)查，由銀隆新能源參與的深圳寶清儲能電站示范工程，是我國第一個(gè)兆瓦級電池儲能站，也是世界上首個(gè)10千伏無變壓器直掛電網(wǎng)的電池儲能站。就像一個(gè)超級充電器，是由鈦酸鋰單體蓄電池組成的快速充放電系統(tǒng)，對電網(wǎng)起到平滑間歇性電源功率波動、減小負(fù)荷峰谷差、增加備用容量3大作用。實(shí)現(xiàn)了四級均衡體系，已經(jīng)被證實(shí)具有極大的市場應(yīng)用空間。
對于儲能領(lǐng)域，首先需要明確的是峰谷電價(jià)差只是儲能應(yīng)用的初級部分，而且規(guī)模不同對于使用年限的要求也有很大差異。對于電力儲能而言，最小規(guī)模的都以MW計(jì)算，相當(dāng)于上百臺車的數(shù)量級。這種級別的儲能站建設(shè)周期都比較長，投資巨大，一般最低使用年限都要求在15年以上，所以長壽命是應(yīng)用于電力儲能的電池產(chǎn)品所必須的。在這方面，磷酸鐵鋰和鈦酸鋰電池都具有一定的優(yōu)勢。
另外，電力儲能還有很大一部分功能是用來調(diào)頻的，即平滑電網(wǎng)中的電壓波動頻率，保證電網(wǎng)中的電能質(zhì)量。其主要應(yīng)用就是對于風(fēng)光儲等波動較大的發(fā)電源提供并網(wǎng)服務(wù)，保證整個(gè)電網(wǎng)的穩(wěn)定，使原本對于電網(wǎng)沖擊很大的垃圾綠色能源真正實(shí)現(xiàn)其價(jià)值。在這方面，要求電池具備5C以上的快速充放電能力，所以鈦酸鋰電池的快速充放電、長壽命優(yōu)勢就更為凸顯，在這一領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢更大。美國奧鈦納米技術(shù)公司原本的主要業(yè)務(wù)就有針對這部分應(yīng)用需求的，其在AES和夏威夷的應(yīng)用都屬此類。由于美國是存在調(diào)頻電價(jià)，所以這一業(yè)務(wù)和調(diào)峰應(yīng)用一樣也是有盈利的。雖然目前國內(nèi)市場暫時(shí)還沒有出臺調(diào)頻電價(jià)，但相信隨著國家的發(fā)展，對于高質(zhì)量電能需求也會逐漸增加，這部分應(yīng)用也會成為重要的儲能發(fā)展方向之一。
其實(shí)，在每個(gè)行業(yè)進(jìn)入高速發(fā)展之時(shí)，都會引發(fā)社會的高度關(guān)注隨之也會存在大量的觀點(diǎn)學(xué)說，而鋰電池行業(yè)正處于百家爭鳴的現(xiàn)狀，并且具有朝陽的發(fā)展姿態(tài)，社會應(yīng)該給予更多的支持與寬容，塑造良好的行業(yè)環(huán)境。
