钛酸锂电池纯电动公交车有何优缺点?

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收录于 编辑推荐 ·
更新:2016.12.17
其实这篇文章已经很老了,如果现在要写我还可以更新一些信息,看大家吧。
但是再次声明:禁止转载,侵权必究!!

谢邀。

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。

然后再吐槽一下: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:里面有对钛酸锂的简介:



翻译一下: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

下面开始分析:

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搓,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。

总之钛酸锂这个材料,要么电压再低点(当负极),要么电压再高一点(牛比无敌新正极),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~~

PS:这个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。

阿里嘎多~
东芝也是钛酸锂,并且早在2011年就已经开始量产,但直至现在东芝的SCiB在动力电池行业仍然籍籍无名。东芝SCiB最大的问题是能量密度问题,仅与镍氢电池相当,其他的都是优点,目前仅用于混合动力系统。

也许银隆的钛酸锂比东芝的高、大、上?不过结合国人向来的德性,对这件事只能抱谨慎观望的态度。

不过,这东西倒是比较适合纯电动公交车。虽然能量密度低一些,但是胜在充电快,东芝的SCiB据说5分钟就能完成充电80%以上,而且公交车对电池体积并不敏感,又可以经常进站充电。一般公交车全程不过20-30公里,背上几百公斤的电池,对于这点续航里程来说足敷使用。每车间隔10分钟发车,在总站充电的时间也够了。

如果技术真的靠谱的话,钛酸锂电池的确是最适合纯电公交车的。