珠海银隆钛酸锂电池亚洲电动车之父，院士陈清泉详解董明珠看好的钛酸锂好在哪里|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

亚洲电动车之父、院士陈清泉详解董明珠看好的钛酸锂好在哪里

陈清泉。第一财经日报-东方IC 资料图

“钛酸锂电池的突出优点，其他电池没有的，就是功率密度高、寿命长、充电速度快、可适用于低温和高温，安全可靠，这是由其材料结构决定的，不像其他的锂电池，在快充快放或高温低温环境下，会产生SEI膜（固体电解质界面膜，solid electrolyte interface）而使电池电阻和温度升高而燃烧；但是钛酸锂电池的缺点是能量密度低、成本高，所以为什么我说它（钛酸锂电池）还不是主流，是很好的派生系列”，中国工程院院士陈清泉称，“因为（钛酸锂电池）能量密度低、成本高，在纯电动轿车可能竞争不过其他的”。不过，陈清泉也强调，尽管如此，但钛酸锂电池适用于能发挥其优势的场合，例如需要快充快放，高温低温环境，外加很好的商业模式，再配合很好的基础设施，就会有很好的效果。

在近日于北京召开的2017年国际工程科技发展战略高端论坛——清洁能源技术与工程管理（下称“论坛”）的间隙，陈清泉对澎湃新闻（www.thepaper.cn）作出了上述表述。该论坛由中国工程院和神华集团有限责任公司主办。

陈清泉是中国工程院院士、英国皇家工程院院士，还被誉为“亚洲电动车之父”，同时，他还担任珠海银隆新能源有限公司（下称“珠海银隆”）的首席科学家。所谓的钛酸锂电池，即采用钛酸锂作为负极材料的电池。钛酸锂电池也是格力电器董事长董明珠所看好并力推的，其在格力集团收购珠海银隆失败后，又以个人身份参与了珠海银隆的投资。董明珠曾表示，“愿意拿我所有的资产投入到银隆”，还称“投资银隆，不是因为格力收购不成功，而是因为我看好了银隆的钛酸锂技术”。

事实上，对电动汽车而言，除了整车制造之外，核心技术有三大件：电池、电机和电控，这三大件里面最为核心的是电池。电动汽车对于动力电池的要求基本是能量密度和功率密度要高、成本要低、充电速度要快、寿命长、安全可靠等。

电池又包括正极材料、负极材料、电解质、隔膜这四大关键材料，每个材料的创新应用，可能都会给电池性能带来提升。对于钛酸锂电池，陈清泉对澎湃新闻（www.thepaper.cn）表示，钛酸锂是负极材料的派生系，即负极用钛酸锂取代原来的碳材料。而用钛酸锂代替碳材料之后，最大的好处就是可快速充电，寿命长，不怕高温和低温。

与碳负极材料相比，钛酸锂材料被称为“零应变材料”，其稳定性高，具有更高的嵌锂电位（1.55V），从根本上消除了金属锂枝晶的产生，降低了电池发生内部短路的风险。此外，钛酸锂与电解液之间的反应活性较低，几乎不生成SEI膜，因而具有很好的循环稳定性和安全性。

不过，陈清泉也指出钛酸锂还具有能量密度低、成本高等缺点。他强调，要结合碳酸锂的优势和劣势来看待它的发展，而且钛酸锂电池一定要用对地方。陈清泉称，钛酸锂的特性使得其应用于公交、物流车等路线较固定的车辆时具有很好的优势。尤其是其低温充放电性能良好，冬季在中国东北等低温地区使用时优势更为明显。陈清泉举例称，目前重庆已使用的钛酸锂公交车证明，这种使用钛酸锂电池电动汽车可快速充电，就不需装那么多电池，使汽车变得轻量化，同时也节省了充电站的设备和建设成本。钛酸锂电池用在电网调峰调压储能也是有其独特优势。

此外，陈清泉还补充称，钛酸锂是否成为主流，其实最终是要看以后的发展，他认为钛酸锂是很有潜力的。

中国作为缺油且空气污染比较严重的国家，交通运输领域对新能源的需求比其他国家都要紧迫。陈清泉称，基于此背景，中国已把新能源汽车列入“十二五”国家战略性新型产业，并且全球补贴最大，这也足以证明中国对节能减排的重视。

对于该行业的发展，陈清泉也给出了个人的建议。他认为，中国这么大的国家，需要不同种类的电动汽车，买得起的且用得起的国民车、续航里程长且豪华舒适的高端车、以及公交车、出租车、特种车等都要全面发展来满足不同市场的需求，主要的方向是电动化、轻量化和更智能化。

陈清泉同时也强调，政府对电动汽车行业的补贴能促进产业发展，却难以有效地促进行业技术的进步和创新。需要政府对电动汽车有一个好的顶层设计，在加上企业的创新和管理，整个产业才能走上良好的发展之路。要依靠政策和市场双驱动，要做到三好，即好的产品、好的基础设施、好的商业模式，通过跨界融合发挥更大效益，即四网融合，交通网、能源网、信息网、人文网的融合。

摘得中国专利金奖，董明珠押宝的钛酸锂电池即将咸鱼翻身？

澎湃新闻记者森宁

在三元锂电池和磷酸铁锂电池高歌猛进的当下，格力电器（000651.SZ）董事长董明珠一直力挺的小众非主流钛酸锂电池似乎看到了希望的曙光。

近日，国家知识产权局发布了第二十三届中国专利奖系列奖项，格力电器旗下的格力钛能源股份有限公司（以下简称“格力钛”）的专利《一种钛酸锂复合材料及其制备方法、负极片及锂离子电池》（ZL201711145359．8）获得金奖，成为目前新能源行业唯一获得中国专利奖金奖的锂电池产品专利。

据介绍，该专利技术，通过格力钛自主研发的介孔微球钛酸锂材料自晶化构建技术，形成纳米颗粒构筑10nm介孔的独特中空微球形貌，所制备的钛酸锂材料倍率性能突出，进一步适宜大倍率工况，大幅度提升电池安全性能。

获奖消息一出，业内反应不一。不少业内人士在接受澎湃新闻（www.thepaper.cn）记者采访时称，钛酸锂（Li4Ti5O12）材料由于能量密度过低，不太适合动力电池，该技术路线已经被新能源车领域淘汰。但也有业内人士称，每一种体系的电池，都会有其合适的应用场景，关键看市场需求和企业定位。

钛酸锂电池并非一门新技术。早在20世纪90年代后期，钛酸锂作为锂离子电池的负极材料，因多项优异性能而受到重视。钛酸锂稳定的三维晶体结构，在电池充放电过程中材料结构几乎不发生变化，被称为“零应变材料”。

2010年9月，格力钛的前身，银隆新能源股份有限公司与美国奥钛纳米技术有限公司签订收购协议，并在次年7月战略控股该公司。在此之后，银隆新能源选择钛酸锂电池为技术路线，并在官方网站将钛酸锂电池视为核心优势。

据业内人士介绍，钛酸锂电池的优点确实很多。首先是电池循环性能好；其次，电池安全性能高，这是由于钛酸锂放电电压稳定，电解液不分解，且钛酸锂电位高于纯金属锂，较难产生锂枝晶，材料本身热分解温度高。再次，与碳负极材料相比，钛酸锂具有较高的锂离子扩散系数，可以高倍率充放电。此外，电池材料结构稳定，寿命长，适应温度范围大，低温性能特别好，可在零下40度的环境中使用。

不过，钛酸锂电池的缺点也十分明显。与其他类型的锂离子电池相比，能量密度会更低。据了解，钛酸锂作为负极使用，比容量仅为160-170mAh/g（毫安时/克），而主流的传统石墨则在310-370mAh/g。格力电器早前披露的交易报告书显示，钛酸锂电池能量密度在58wh/kg-91wh/kg之间，这与磷酸铁锂电池及三元锂电池之间差距不小。

此外，钛酸锂电池在使用过程中会持续胀气，影响循环寿命，而其最致命的缺点是贵，由于其材料采用二氧化钛和石墨，这会导致电池的价格比一般的磷酸铁锂电池贵3倍以上。

澎湃新闻记者了解到，目前，国内头部动力电池企业大多放弃了钛酸锂电池技术路线。据合肥国轩高科动力能源有限公司某内部人士介绍，国轩高科材料研究院从2010年就开始研发钛酸锂材料，至今在公司的庐江材料基地，仍有少量的钛酸锂产出对外销售。

“但是由于钛酸锂能量密度偏低，其应用场景不太适用于动力电池，所以国轩高科没有生产钛酸锂电池。”该人士对澎湃新闻记者说。

另一位动力电池头部企业的人士则对澎湃新闻记者表示，钛酸锂电池不算先进技术。“现在你问我们，还做钛酸锂电池吗？就好比你问华为，你做2G手机吗？”该人士说。

据了解，日本东芝株式会社的钛酸锂电池“东芝SCiB ™ ”2007年问世，2011年就用于量产乘用车，但反响平平。主要原因就是受困能量密度，续航能力跟不上，车主总有里程焦虑，市场不认可。

而澎湃新闻记者在查阅相关专利网站时，关键词检索“钛酸锂”发现，2018年前，国内钛酸锂的专利呈上升趋势，在2018年之后，授权专利的数量迅速下降。而格力钛入选金奖的专利于2017年申请，刚好在钛酸锂研究最为火热的时期，专利于2020年获得授权，次年申报中国专利奖，最终在今年入选金奖。

董明珠为何押宝钛酸锂？

“董小姐花重金买了个旧技术。”国内某动力电池头部企业内部人士对澎湃新闻记者说。

据了解，格力钛的前身银隆新能源股份有限公司，总部设在珠海，是一家综合性新能源产业集团。其业务范围包括锂电池材料、锂电池、模组/PACK动力总成、新能源整车、储能系统设备到动力电池梯次利用、回收。

2016年，格力电器曾宣布拟以发行股份的方式收购银隆新能源100%股权，但这一议案在股东大会上被否决。不久之后，董明珠以自然人股东身份投资银隆新能源，成为后者的第二大股东，持股比例为17.46%。

2021年8月31日，格力电器再次公告称，格力电器通过参与司法拍卖公开竞拍方式竞得银隆新能源30.47%股权。与此同时，董明珠也将其持有的银隆新能源17.46%股权对应的表决权委托格力电器行使。

上述交易完成后，格力电器合计控制银隆新能源47.93%的表决权，使后者成为上市公司的控股子公司，最终成交价格为18.28亿元。

此前，董明珠曾在多个场合力挺钛酸锂电池路线，其表示，钛酸锂电池是最符合国内公交出行的技术路线。

“公交车首先要保证安全。同时，钛酸锂电池尽管能量密度相对较低，但充电快，回到总站充电三五分钟就够用。”董明珠称，针对特定距离作出合理充电设计，就可以保证日常使用，从而拓展钛酸锂电池的使用场景，例如可以用在重卡、物流车、冷藏车等上面。

“一般锂电池公交车充满电需要3个小时左右，而应用银隆钛酸锂电池的公交车则可在10－15分钟内快速充满电。钛酸锂电池可大大提高车辆的运营效率，降低综合成本。”董明珠说。

然而，在三元材料及磷酸铁锂电池的夹击下，钛酸锂电池在国内交通领域的空间目前所剩无几。根据中国汽车动力电池产业创新联盟发布的2022年6月份动力电池月度数据，2022年1月—6月，国内三元锂电池及磷酸铁锂电池的累计装车量分别为45.6GWh、64.4GWh，分别占总装车量的41.4%、58.5%，相比之下，2022年1—6月钛酸锂电池的装车量仅为59.9MWh。

据了解，截至目前，格力钛的钛酸锂也有一些零星的出口案例。

例如，瑞士AGV装备制造企业就购买了格力钛的钛酸锂电池，用于AGV智能小车。AGV设备以镍镉蓄电池、锂电池、铅酸电池为主要动力来源，镍镉蓄电池充电需要1小时以上，传统锂电、铅酸电池充电需要5－8小时，而格力钛酸锂电池只需要8－15分钟即可充满。3万次的循环寿命让AGV智能小车在生命周期内无需更换电池，而镍镉蓄电池、铅酸电池的充放电循环次数只有500－1200次。

阿联酋则购买了格力钛酸锂电池用于电动巴士。阿联酋首都阿布扎比是典型的沙漠气候，年降雨量极少，平均气温在25℃以上，夏季的气温更是高达50℃。钛酸锂电池放在这种常年高温的地区，安全隐患较小。

储能，或是钛酸锂电池下一个出口

此次拿到金奖的钛酸锂电池专利，是否会让格力钛重新获得翻身的机会？

据了解，从获奖理由上看，该专利本质上提升电池的安全性能，同时突破大倍率充放电与长循环寿命不可兼顾的技术瓶颈。

格力钛公司介绍，经国家级权威检测机构检测，应用该专利技术制备的格力钛酸锂电池经过尖针穿刺、电钻冲孔、利锯切割等破坏性测试，均未见冒烟、起火、燃烧、爆炸等现象。

针对传统锂离子电池存在大倍率充放电与长循环寿命不可兼顾的问题，该专利的高导电率钛酸锂复合材料，不仅可实现动力电池6分钟充满电，倍率循环寿命更是传统锂离子电池的6至8倍，在100％放电深度（DOD）下使用4C速率充放电的条件下，循环寿命超过1．6万次。

“每一种体系的电池，都会有其最合适的应用场景，关键看市场需求和企业定位。”国轩高科的某相关人士对澎湃新闻记者说。

在不少业内人士看来，储能或许会成为钛酸锂电池厂商们的新选择。

日前，国家能源局综合司发布的《防止电力生产事故的二十五项重点要求（2022年版）中提到：中大型电化学储能电站不得选用三元锂电池、钠硫电池，不宜选用梯次利用动力电池。

三元锂电池、钠硫电池被剔除中大型电化学储能的可选方案，是因为二者虽然具有较高的能量密度，但是实用安全性较差。其中，三元材料由于结构的不稳定性，容易发生热失控；钠硫电池则采用高温的熔融硫、金属钠，一旦陶瓷隔膜破裂极易发生爆炸。

中国工程院院士陈清泉曾针对储能安全事故问题表示，储能产业始终要把电池的安全性放在第一位，经过多年的实践证明，格力钛的钛酸锂电池是目前锂电池领域安全性能最好的电池之一。

在这样的情况下，格力钛酸锂电池或许能够在储能领域获得突破口。据了解，按2021－2030年新增3％的风电配套储能计算，相比其它电化学储能，应用该金奖专利技术的格力钛调频储能系统，可减少3％风电功率浪费，提高清洁能源年均发电量约273．75GWh。

而放眼全球，格力钛的钛酸锂电池也并不孤单。今年年初，日本东芝株式会社推出“20Ah-HP电芯”电池，作为东芝钛酸锂电池“SCiB™”系列的新产品。东芝表示，该款电池兼具“大功率充放电”和“大容量”两种优点，产品的开发量产拓展了SCiB™电池的应用范围，除车载设备外，还有望在制造/物流系统、港口/建筑、船舶、城市交通、固定设备等领域得到广泛应用。

责任编辑：康逸梅