新能源汽車——特別是純電驅(qū)動汽車在降低能耗、減少二氧化碳排放等方面具有顯著作用，因此被視為未來汽車的發(fā)展趨勢。然而由于鋰離子電池技術(shù)存在著諸多短板，導致電動汽車始終難以大規(guī)模應用普及。“磷酸鐵鋰電池已經(jīng)遇到了瓶頸……更安全、性能更好的鈦酸鋰電池有可能帶來革命性變革……”中國工程院院士、世界電動車協(xié)會主席陳清泉如是說。

鈦酸鋰為何能挑戰(zhàn)磷酸鐵鋰

眾所周知，目前國內(nèi)主流的車用動力電池普遍采用磷酸鐵鋰電池，其主要由正極材料、負極材料、隔膜以及電解液組成。作為一個化學電源體系，在設(shè)計的工作條件范圍以內(nèi)一般不容易自燃等發(fā)生安全事故。但鋰離子電池負極主要采用石墨材料，過充電時易析出鋰枝晶，造成電池短路，影響鋰電池的安全性能;同時易形成SEI膜而導致首次充放電效率較低，不可逆容量較大。這就使得現(xiàn)在絕大多數(shù)電動汽車“不敢”進行快充快放，而只能采用慢充的形式，嚴重制約了車輛使用上的靈活性和方便性，給電動汽車的推廣普及帶來了不小的障礙。

此外，商用的隔膜為多孔PP/PE材質(zhì)，厚度一般為20-30微米左右，是正極材料與負極材料間唯一的屏障，當電池發(fā)生外部短路或受到針刺擠壓時，很容易導致隔膜的破裂，造成短時間內(nèi)的大電流，使得電池內(nèi)部溫度升高，并在極短時間內(nèi)引發(fā)系列的劇烈反應。去年、今年發(fā)生的幾起電動汽車事故中，鋰電池都發(fā)生了起火燃燒現(xiàn)象，這令社會各界對電動汽車的安全性提出了質(zhì)疑，也促使相關(guān)企業(yè)加快了新型動力電池研發(fā)的腳步。

在昨天舉行的“2012新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)扎與合作高峰論壇暨項目對接洽談會”上，陳清泉院士再次提到了新型電池——鈦酸鋰電池的出色表現(xiàn)。在會后的采訪中，陳清泉進一步指出：“目前磷酸鐵鋰在能量密度上已經(jīng)發(fā)展到了一個(相對)較高的水平，想要進一步突破很困難。而現(xiàn)在推出的鈦酸鋰電池(即以鈦酸鋰LTO作為負極材料)在使用中很穩(wěn)定(鋰離子在嵌入與脫出時晶格常數(shù)與體積變化都很小)，(因LTO材料不與電解液發(fā)生反應所以)不會形成SEI膜;再加上鈦酸鋰的電勢比鋰金屬高，不易析出鋰枝晶，這樣就(比采用碳負極材料的鋰離子電池)更安全。”

與炭負極材料相比，鈦酸鋰具有高的鋰離子擴散系數(shù)(為2 *10-8cm2/s)，因此可以進行高倍率充放電，而且電池容量衰減很慢，壽命也高很多，循環(huán)充放電次數(shù)超過25000次。“現(xiàn)在(鈦酸鋰)最大的問題就在價格上要貴很多(據(jù)稱貴兩倍以上)，而且現(xiàn)在國內(nèi)能做(鈦酸鋰電池)的企業(yè)太少，如果誰能把鈦酸鋰做得便宜了，那將給電動汽車帶來革命性的變革。”