中國粉體網(wǎng)訊  在國家知識產(chǎn)權(quán)局組織主辦的第二十三屆中國專利獎評審中，格力鈦新能源股份有限公司（以下簡稱“格力鈦”）“一種鈦酸鋰復合材料及其制備方法、負極片及鋰離子電池”發(fā)明專利，摘得國家專利金獎，成為鋰電池行業(yè)首家獲得國家專利金獎的公司，這也是目前新能源行業(yè)唯一獲得金獎的鋰電池產(chǎn)品專利。

該專利是通過格力鈦新能源自主研發(fā)的介孔微球鈦酸鋰材料自晶化構(gòu)建技術(shù)，形成納米顆粒構(gòu)筑10nm介孔的獨特中空微球形貌，所制備鈦酸鋰材料倍率性能突出，進一步適宜大倍率工況，大幅度提升電池的安全性能。

應(yīng)用該專利技術(shù)制備的格力鈦新能源電池經(jīng)過尖針穿刺、電鉆沖孔、利鋸切割等破壞性測試，均未見冒煙、起火、燃燒、爆炸等現(xiàn)象。憑借高安全、大倍率、耐寬溫、長壽命等優(yōu)良特性，應(yīng)用此專利技術(shù)研發(fā)生產(chǎn)的鈦酸鋰電池被工業(yè)和信息化部、中國工業(yè)經(jīng)濟聯(lián)合會聯(lián)合評選為“國家制造業(yè)單項冠軍產(chǎn)品”。

鈦酸鋰電池（圖源：格力鈦）

關(guān)于格力鈦

關(guān)于格力鈦，很多人可能不熟悉，但說到格力，那基本就家喻戶曉了，那么格力鈦與格力是不是有什么關(guān)系呢？

格力鈦的前身為成立于2009年的銀隆新能源；2010年，銀隆新能源與美國奧鈦納米技術(shù)有限公司簽訂收購協(xié)議，掌握了最新鈦酸鋰電池生產(chǎn)技術(shù)；2020年格力電器宣布“造車”，開啟了銀隆新能源的收購之路；經(jīng)過了多輪架構(gòu)調(diào)整后，2021年銀隆新能源正式更名為“格力鈦”，成為格力旗下專注鈦酸鋰技術(shù)的新能源公司。目前該公司已發(fā)展成為一家集鈦酸鋰核心材料、電池、電機電控、充電設(shè)備、智能儲能系統(tǒng)、新能源汽車研發(fā)、生產(chǎn)、銷售以及動力電池回收梯次利用為一體的全球綜合性新能源產(chǎn)業(yè)集團。

關(guān)于鈦酸鋰

目前普遍應(yīng)用的鋰離子電池，多采用石墨作為負極，其低溫性能及安全性較差。鈦酸鋰（LTO）材料于1995年被Ohzuku團隊發(fā)現(xiàn)可作為鋰電池負極材料。與碳材料相比，鈦酸鋰具有以下獨特的優(yōu)勢：

1）安全穩(wěn)定性好。鈦酸鋰嵌鋰電位高，在充電的過程中可以消除析鋰對其產(chǎn)生的影響，并且鈦酸鋰的平衡電位要高于大多數(shù)電解質(zhì)溶劑的還原電位，避免了和電解液之間發(fā)生反應(yīng)，不會形成SEI膜，同時避免了許多副反應(yīng)，因此很大程度上提升了鈦酸鋰電池的安全性。

2）快充性能優(yōu)異。鈦酸鋰的三維鋰離子通道，可以實現(xiàn)鋰離子快速脫嵌。其較高的鋰離子擴散系數(shù)，電化學反應(yīng)速度快，滿足大倍率快速充放電的需求。

3)循環(huán)壽命長。鈦酸鋰材料在充放電嵌脫鋰過程中，骨架結(jié)構(gòu)幾乎不發(fā)生收縮或膨脹，被稱為“零應(yīng)變”材料，避免了一般電極材料脫嵌鋰離子時晶胞體積應(yīng)變而造成的電極結(jié)構(gòu)損壞的問題，因而具有非常優(yōu)異的循環(huán)性能。

4）耐寬溫性能良好。鈦酸鋰電池對于溫度的適應(yīng)性強，在–40℃到70℃均可正常充放電，具有較好的耐寬溫性能，可應(yīng)用于國內(nèi)大多數(shù)區(qū)域。

幾種常見鋰電池負極材料的比較（圖源：魏冰歆等，《鈦酸鋰負極在鋰離子電池中的應(yīng)用》）

不過，鈦酸鋰也有一些不足之處：

1）理論比容量只有175mAh/g，較低的能量密度限制其大規(guī)模應(yīng)用。

2）作為負極材料組裝的全電池工作電壓較低、材料本身固有電導率低，僅為10^-9S/cm）、對水分敏感易產(chǎn)氣。

3）含貴金屬，成本較高。

鈦酸鋰電池應(yīng)用

從目前的應(yīng)用情況來看，鈦酸鋰電池正另辟蹊徑，新能源專用車、軌道交通、工業(yè)儲能等特定領(lǐng)域成為這一技術(shù)路線的主流應(yīng)用場景。

• 新能源專用車

格力鈦的新能源汽車業(yè)務(wù)涵蓋公交車、公路車、機場擺渡車、城市環(huán)衛(wèi)車、物流車、冷鏈車、礦用重卡、核酸檢測車、叉車等全品類產(chǎn)品。已在北京、天津、成都、南京、哈爾濱、安吉等全國220多個城市運營。

日前，由四川省人民政府、工業(yè)和信息化部共同舉辦的2022世界動力電池大會在四川宜賓隆重舉行。作為大會交通保障專用車輛，格力鈦新能源臉譜公路車以“川劇臉譜”的外觀、舒適的乘坐體驗，在這場世界級行業(yè)盛會上，圓滿完成來自全球的動力電池各領(lǐng)域?qū)＜�、產(chǎn)業(yè)代表的接送任務(wù)。

格力鈦新能源臉譜公路車（圖源：格力鈦）

• 軌道交通

在2018年柏林軌道交通技術(shù)展覽會上，中國中車展出的新型混合動力調(diào)車機車和新一代碳纖維地鐵均將鈦酸鋰電池應(yīng)用于動力系統(tǒng)，這標志著鈦酸鋰電池技術(shù)已成為軌道交通的新趨勢。隨著車輛步入綠色智能的新時代，鈦酸鋰電池將會在調(diào)車機車、高鐵、有軌電車、地鐵和廠礦自備車上獲得更加廣泛的應(yīng)用。

• 工業(yè)儲能

2022年3月，國家發(fā)展和改革委員會、國家能源局發(fā)布的《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》將安全放到重要位置，要求產(chǎn)業(yè)強化技術(shù)攻關(guān)，構(gòu)建新型的儲能創(chuàng)新體系，突破電池本質(zhì)安全控制等關(guān)鍵技術(shù)，支撐大規(guī)模儲能電站的安全運行。

董明珠曾指出：“鈦酸鋰電池最大的特點是安全，無論高溫低溫，它都不會起火、不會爆炸。我們選擇這個項目是因為未來發(fā)展需要�！�

目前，格力鈦電池儲能系統(tǒng)應(yīng)用于眾多項目，如超低溫區(qū)域發(fā)電廠調(diào)頻項目，在內(nèi)蒙古烏拉特發(fā)電廠配合火力發(fā)電機組聯(lián)合參與調(diào)頻輔助服務(wù)，提高發(fā)電側(cè)的調(diào)頻能力，促進電網(wǎng)的安全平穩(wěn)運行；高海拔超低溫區(qū)域通信基站項目，在四川阿壩州等多個地區(qū)落地通訊基站儲能系統(tǒng)，以高安全、長壽命、耐低溫等性能為通信基站安全工作和通訊暢通提供有力保障；青海省格爾木市加油站光儲項目，構(gòu)建光伏儲能一體化微網(wǎng)，共同打造光儲綜合能源站，為高海拔超低溫地區(qū)的油站安全用電提供有力保障、為油站能源綜合改造提供綠色方案等等。

格力鈦儲能系統(tǒng)（圖源：格力鈦）

寫在最后

隨著儲能技術(shù)的不斷成熟和中國節(jié)能環(huán)保的戰(zhàn)略需求，鈦酸鋰電池憑借著高安全性，長循環(huán)壽命以及良好的環(huán)境適應(yīng)性等特征，將會逐步在新能源專用車、軌道交通、工業(yè)儲能中推廣應(yīng)用。

但是鈦酸鋰電池能量密度短板問題也不容忽視，因此，需要有針對性的開發(fā)高電壓正極材料、高電位電解液和抗氧化隔膜等材料技術(shù)；另外，還要加快鈦酸鋰材料表面改性技術(shù)的研究，以提高該材料的導電性和比容量；再者，開發(fā)綠色、廉價、可控的鈦酸鋰電池制備路線，以滿足實際應(yīng)用的需求，從而推動鈦酸鋰電池在各領(lǐng)域的規(guī)模應(yīng)用。

參考來源：

1、格力鈦新能源股份有限公司官網(wǎng)

2、中國能源報，《格力押寶“小眾”鋰電池技術(shù)》

3、電器，《格力鈦酸鋰技術(shù)獲專利金獎，推動新能源業(yè)務(wù)邁上新臺階》

4、秦小康等，《鋰離子電池用鈦酸鋰的研究進展》

5、吳健等，《鈦酸鋰電池在城市軌道交通的適用性研究》

6、魏冰歆等，《鈦酸鋰負極在鋰離子電池中的應(yīng)用》

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/長安）

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