動力電池安全不容小覷 鈦酸鋰電池優勢凸顯

“五一”期間，北京市朝陽區斜島度假區停車場發生系列電動公交車起火事故，燒毀89輛新能源汽車。根據一輛電動公交車的價格，估計火災損失近1億元。盡管事后，交警表示火災是由柳絮堆積引起的，但人們仍然對新能源汽車的電池安全性深表懷疑。

近年來，在中國決心大力發展新能源汽車的背景下，特別是2014年之后，在國家和地方層面高補貼等一系列強有力政策的推動下，新能源汽車產業的發展勢不可擋。隨著電動汽車商業應用的日益增多，電動汽車用鋰離子動力電池的自燃、火災和爆炸事件時有發生。目前，這是電動汽車行業發展的關鍵機遇。任何電動汽車安全事故不僅對相關制造企業產生重大影響，而且對整個行業都是沉重的打擊。動力電池是電動汽車的核心部件。當電動汽車起火或爆炸時，人們首先想到的就是電池。那么現在電動汽車的電池安全嗎？

電池機理分析鈦酸鋰材料具有較好的安全性能。

從電池機理來看，鋰離子電池的火災爆炸是由鋰離子電池熱失控引起的，其根本原因主要是電極與電解質在適當條件下發生劇烈的化學放熱反應。目前，鋰離子動力電池商用的正極材料包括磷酸亞鐵鋰、錳酸鎳鈷鋰、鋁酸鎳鈷和錳酸鋰。陽極材料主要包括石墨或其復合材料和鈦酸鋰；

電解質主要由有機溶劑和鋰鹽組成，隔膜的主要成分為聚丙烯、聚乙烯或其復合材料。

對于陰極材料來說，磷酸亞鐵鋰具有熱分解所需的最高溫度，其分解釋放的熱量最少，因此是目前最安全的陰極材料。在負極材料中，石墨負極與電解質之間的反應溫度最低，最容易與電解質反應，釋放出最高的熱量。然而，鈦酸鋰負極的分解溫度不僅高于石墨和電解質，而且釋放的熱量也遠低于石墨反應的熱量，因此鈦酸鋰材料的安全性遠高于石墨負極。

此外，在動力電池的充放電循環過程中，電池組件會發生一些物理和化學變化，從而導致電池性能下降，這些變化會在一定程度上影響電池的安全性。事實上，在電池生產后的實際使用中，電池起火等事故時有發生。現有關于無循環新鮮電池安全性的研究成果并不能完全解釋事故機理。具有不同材料、容量和設計的電池在循環過程中的電化學或耐濫用行為可能不同。根據所用陽極材料的不同，目前市場上常見的動力電池分為兩類，碳陽極系統電池和鈦酸鋰陽極系統電池。

由于鋰嵌入后碳負極的電位與金屬鋰的電位非常接近，因此金屬鋰的沉積通常發生在負極表面。當鋰離子遷移到負極表面時，一些鋰離子并沒有進入負極活性材料中形成穩定的化合物，而是獲得電子并沉積在負極表面成為金屬鋰，并逐漸形成鋰枝晶。隨著循環次數的增加，內部極化加劇，鋰枝晶隨著鋰離子電池的循環而生長，可能會穿透隔膜，導致正負極之間短路。經過近1000次循環后，由于電池材料結構的變化（持續膨脹和收縮）和副反應產物的積累（析鋰），碳負極表面出現了許多凸起。這種變化不僅會影響電極的結構和活性，還會導致隔膜變形并增加其損壞的可能性。電池在短路、擠壓和過充電實驗中容易發生熱失控。

與碳陽極材料相比，鈦酸鋰材料被稱為“零應變材料”，具有高穩定性和更高的鋰嵌入電位（1.55V vs Li+/Li），從根本上消除了金屬鋰枝晶的產生，降低了電池內部短路的風險。鈦酸鋰與電解質之間的反應活性低，幾乎沒有形成SEI膜，因此它具有良好的循環穩定性和安全性，在室溫下的循環壽命可達25000次以上。在非常高的溫度下，鈦酸鋰可以吸收陽極分解產生的氧氣，從而降低熱失控的風險，提高電池的安全性。使用鈦酸鋰代替碳材料作為鋰離子電池負極，為確保鋰離子電池的安全、提高其循環性能和使用壽命提供了堅實的基礎。

鈦酸鋰堅定履行電池安全使命

動力電池的安全性更多取決于材料本身和制造工藝，鈦酸鋰電池的高安全性有效解決了新能源電池推廣應用的安全隱患問題。鈦酸鋰電池在最重要的安全方面具有無與倫比的優勢。根據新國標，鈦酸鋰電池通過了針刺、電鉆、切割等“殘忍”的實驗，沒有發生火災、爆炸，經受住了安全檢查的考驗。鈦酸鋰電池技術的市場接受度不斷提高，與三元鋰電池和磷酸鐵鋰一起在動力鋰電池市場形成了三足鼎立的局面……

電池。

鈦酸鋰電池是鋰電池中使用壽命最長、安全性最高的電池。鈦酸鋰電池循環壽命長，可實現一萬多次充放電循環，高于普通鋰電池。而且鈦酸鋰的快速充電性能非常好，其充電速率不僅達到相當于磷酸亞鐵鋰和三元的6C，還可以實現電化學超級電容器10C的多次充電。另一方面，這證明鈦酸鋰實際上被廣泛使用。

目前，鈦酸鋰電池國內市場技術相對成熟，主要應用于電動汽車應用中的公交車和汽車輪渡領域。在中國，鈦酸鋰材料生產較早，如銀隆和偉宏。2007年，東芝公司在國外生產了一種基于鈦酸鋰陰極的鋰離子電池。其中，以銀隆為代表的鈦酸鋰電池克服了行業公認的“五大難題”，實現了6分鐘快速充電、寬耐溫（-50℃-+60℃）、30年循環壽命、高安全高效、不起火、不爆炸等優異特性。然而，鈦酸鋰電池的低能量密度是其最大的缺點。目前，鈦酸鋰電池與磷酸鐵鋰電池之間的能量密度差距也在縮小。據悉，銀隆第四代高能密度鈦酸鋰電池與第三代相比，成本降低了40%，能量密度提高了60%。銀隆開發的鈦氫技術也將有效解決電池能量密度問題，通過鈦酸鋰電池和燃料電池的結合，成功解決新能源汽車的續航里程問題。

未來，電動汽車將是國家“藍天保衛戰”的發展趨勢，也是行業內外關注的焦點。給予運營企業更多的保護可以增加客戶對電動汽車的信心，促進中國新能源汽車的發展。從最近的電動汽車安全事故來看，我們應該警惕的是，解決電池的安全問題是第一要務，可以適當放慢提高能量密度的步伐，更加注重電池的可靠性和耐用性。高能量意味著高風險，動力電池的安全高于一切。“五一”期間，北京市朝陽區斜島度假區停車場發生系列電動公交車起火事故，燒毀89輛新能源汽車。根據一輛電動公交車的價格，估計火災損失近1億元。盡管事后，交警表示火災是由柳絮堆積引起的，但人們仍然對新能源汽車的電池安全性深表懷疑。

近年來，在中國決心大力發展新能源汽車的背景下，特別是2014年之后，在國家和地方層面高補貼等一系列強有力政策的推動下，新能源汽車產業的發展勢不可擋。隨著電動汽車商業應用的日益增多，電動汽車用鋰離子動力電池的自燃、火災和爆炸事件時有發生。目前，這是電動汽車行業發展的關鍵機遇。任何電動汽車安全事故不僅對相關制造企業產生重大影響，而且對整個行業都是沉重的打擊。動力電池是電動汽車的核心部件。當電動汽車起火或爆炸時，人們首先想到的就是電池。那么現在電動汽車的電池安全嗎？

電池機理分析鈦酸鋰材料具有較好的安全性能。

從電池機理來看，鋰離子電池的火災爆炸是由鋰離子電池熱失控引起的，其根本原因主要是電極與電解質在適當條件下發生劇烈的化學放熱反應。目前，鋰離子動力電池商用的正極材料包括磷酸亞鐵鋰、錳酸鎳鈷鋰、鋁酸鎳鈷和錳酸鋰。陽極材料主要包括石墨或其復合材料和鈦酸鋰；

電解質主要由有機溶劑和鋰鹽組成，隔膜的主要成分為聚丙烯、聚乙烯或其復合材料。

對于陰極材料來說，磷酸亞鐵鋰具有熱分解所需的最高溫度，其分解釋放的熱量最少，因此是目前最安全的陰極材料。在負極材料中，石墨負極與電解質之間的反應溫度最低，最容易與電解質反應，釋放出最高的熱量。然而，鈦酸鋰負極的分解溫度不僅高于石墨和電解質，而且釋放的熱量也遠低于石墨反應的熱量，因此鈦酸鋰材料的安全性遠高于石墨負極。

此外，在動力電池的充放電循環過程中，電池組件會發生一些物理和化學變化，從而導致電池性能下降，這些變化會在一定程度上影響電池的安全性。事實上，在電池生產后的實際使用中，電池起火等事故時有發生。現有關于無循環新鮮電池安全性的研究成果并不能完全解釋事故機理。具有不同材料、容量和設計的電池在循環過程中的電化學或耐濫用行為可能不同。根據所用陽極材料的不同，目前市場上常見的動力電池分為兩類，碳陽極系統電池和鈦酸鋰陽極系統電池。

由于鋰嵌入后碳負極的電位與金屬鋰的電位非常接近，因此金屬鋰的沉積通常發生在負極表面。當鋰離子遷移到負極表面時，一些鋰離子并沒有進入負極活性材料中形成穩定的化合物，而是獲得電子并沉積在負極表面成為金屬鋰，并逐漸形成鋰枝晶。隨著循環次數的增加，內部極化加劇，鋰枝晶隨著鋰離子電池的循環而生長，可能會穿透隔膜，導致正負極之間短路。經過近1000次循環后，由于電池材料結構的變化（持續膨脹和收縮）和副反應產物的積累（析鋰），碳負極表面出現了許多凸起。這種變化不僅會影響電極的結構和活性，還會導致隔膜變形并增加其損壞的可能性。電池在短路、擠壓和過充電實驗中容易發生熱失控。

與碳陽極材料相比，鈦酸鋰材料被稱為“零應變材料”，具有高穩定性和更高的鋰嵌入電位（1.55V vs Li+/Li），從根本上消除了金屬鋰枝晶的產生，降低了電池內部短路的風險。鈦酸鋰與電解質之間的反應活性低，幾乎沒有形成SEI膜，因此它具有良好的循環穩定性和安全性，在室溫下的循環壽命可達25000次以上。在非常高的溫度下，鈦酸鋰可以吸收陽極分解產生的氧氣，從而降低熱失控的風險，提高電池的安全性。使用鈦酸鋰代替碳材料作為鋰離子電池負極，為確保鋰離子電池的安全、提高其循環性能和使用壽命提供了堅實的基礎。

鈦酸鋰堅定履行電池安全使命

動力電池的安全性更多取決于材料本身和制造工藝，鈦酸鋰電池的高安全性有效解決了新能源電池推廣應用的安全隱患問題。鈦酸鋰電池在最重要的安全方面具有無與倫比的優勢。根據新國標，鈦酸鋰電池通過了針刺、電鉆、切割等“殘忍”的實驗，沒有發生火災、爆炸，經受住了安全檢查的考驗。鈦酸鋰電池技術的市場接受度不斷提高，與三元鋰電池和磷酸鐵鋰一起在動力鋰電池市場形成了三足鼎立的局面……

電池。

鈦酸鋰電池是鋰電池中使用壽命最長、安全性最高的電池。鈦酸鋰電池循環壽命長，可實現一萬多次充放電循環，高于普通鋰電池。而且鈦酸鋰的快速充電性能非常好，其充電速率不僅達到相當于磷酸亞鐵鋰和三元的6C，還可以實現電化學超級電容器10C的多次充電。另一方面，這證明鈦酸鋰實際上被廣泛使用。

目前，鈦酸鋰電池國內市場技術相對成熟，主要應用于電動汽車應用中的公交車和汽車輪渡領域。在中國，鈦酸鋰材料生產較早，如銀隆和偉宏。2007年，東芝公司在國外生產了一種基于鈦酸鋰陰極的鋰離子電池。其中，以銀隆為代表的鈦酸鋰電池克服了行業公認的“五大難題”，實現了6分鐘快速充電、寬耐溫（-50℃-+60℃）、30年循環壽命、高安全高效、不起火、不爆炸等優異特性。然而，鈦酸鋰電池的低能量密度是其最大的缺點。目前，鈦酸鋰電池與磷酸鐵鋰電池之間的能量密度差距也在縮小。據悉，銀隆第四代高能密度鈦酸鋰電池與第三代相比，成本降低了40%，能量密度提高了60%。銀隆開發的鈦氫技術也將有效解決電池能量密度問題，通過鈦酸鋰電池和燃料電池的結合，成功解決新能源汽車的續航里程問題。

未來，電動汽車將是國家“藍天保衛戰”的發展趨勢，也是行業內外關注的焦點。給予運營企業更多的保護可以增加客戶對電動汽車的信心，促進中國新能源汽車的發展。從最近的電動汽車安全事故來看，我們應該警惕的是，解決電池的安全問題是第一要務，可以適當放慢提高能量密度的步伐，更加注重電池的可靠性和耐用性。高能量意味著高風險，動力電池的安全高于一切。

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