动力电池频频自燃背后：钛酸锂电池能否借此登陆乘用车市场？

图片来自“123rf.com.cn”。4月21日晚，上海某小区车库内一辆特斯拉Model S自燃，并蔓延至附近车辆；4月22日，一辆蔚来ES8也着火了...多起电动车自燃事件将电动车再次推上风口浪尖。甚至有网友爆料，电动车申请车位会受到物业的不公平对待。截至目前，特斯拉等公司并未对电动车自燃原因做出官方解释。亿欧汽车就此问题与国创城联合创始人兼首席商务官李海波进行了对话。在他看来，特斯拉在三大动力系统中已经达到了很高的水平，但其产品却不止一次出现自燃，这与其电池技术路线本身有关。特斯拉使用的三元锂电池负极材料是碳基材料。在李海波看来，碳负极电池本身就是一种安全性不足的电池。清华大学高院士去年发表论文指出，动力电池充电状态的正极会释放氧气，只产生较少的热量，即电池不会被内部短路产生的热量点燃；但当有负极时，强还原性的负极(碳基材料)会消耗正极产生的氧气，产生大量热量，最终导致整个电池的热失控。一般来说，碳基材料是易燃的，嵌在碳基材料中的锂会形成化合物LiC6，这种化合物与锂接近，在空气中可以自燃。所以锂电池的安全短板是因为碳基负极材料的存在，这是材料本身的安全隐患。因此，国创诚选择进入动力电池新领域:钛酸锂电池。钛酸锂电池:高安全性与低能量密度并存。如今，锂三元和磷酸铁锂电池已经占据了中国动力电池行业90%以上的市场。作为一家新的动力电池厂商，国创城并没有进入目前的主流市场，而是选择专注于钛酸锂电池。当然这也是因为你的钛酸锂电池本身就有比较优势。首先，相对于三元锂电池或磷酸铁锂电池只能通过外部控制系统来保证，钛酸锂电池是材料级的安全。李海波告诉亿欧汽车，由于采用了尖晶石结构的钛酸锂，这种结构的材料在嵌锂过程中几乎没有体积变化，嵌锂电位比较高，所以即使在后期低温、高倍率充电等恶劣使用环境下，钛酸锂电池也不会达到金属锂的析出电位，降低了形成锂枝晶的概率和短路的风险。另外，即使内部发生短路，钛酸锂电池的温度最高也只能上升到60℃，达不到电池燃烧的温度水平。钛酸锂的主要成分是氧化钛，本身不会燃烧。据李海波介绍，嵌锂石墨阳极的燃烧放热约为钛酸锂阳极的10倍。“钛酸锂电池即使燃烧，也是慢慢燃烧，不会爆炸。”他补充道。除了高安全性，李海波表示，钛酸锂电池还有另外三个优点:一是寿命长，高倍率充放电次数可达到其他类型电池的10倍甚至20倍以上；二是温度范围宽，低温或高温都能正常工作；第三，可以实现高倍率充放电，钛酸锂电池可以在10分钟甚至5分钟内充满电，比三元锂电池1小时的时间要短得多。既然有这么多优点，为什么国内主流汽车产品不使用钛酸锂电池？因为这种电池的能量密度与竞争对手相比太低了。国创程灿目前量产的钛酸锂电池能量密度为100Wh/kg，约为磷酸铁锂电池的70%~80%，仅为三元锂电池的50%~60%。以特斯拉Model S为例。该车续航里程在500公里以上，但如果换成钛酸锂电池，可能只能跑300公里。此外，钛酸锂电池的成本高于三元锂电池。所以基于能量密度和续航里程的乘用车厂商放弃了这个电池品类。钛酸锂电池的市场在哪里？虽然国创城于2016年11月注册成立，其电池于2018年底正式投产，但据李海波介绍，该公司团队成员从事钛酸锂电池的研发和生产已超过10年。他们只专注于这种电池的研发，因为他们看到了一个很大的市场机会。“从目前的客户反馈来看，这是非常积极的，”李海波说。目前，国创城已与部分轨道交通公司达成批量采购协议，在新能源收割机领域拿下部分订单，在物流等领域也有客户。这些客户的共同点是，安全是核心诉求和基本门槛，同时需要充分考虑经济性和续航。据李海波介绍，钛酸锂电池电芯高倍率可达5万次循环，远超整车使用寿命。相比之下，磷酸铁锂电池和三元锂电池的高倍率充放电寿命一般只有几百次，即使是低倍率充放电也只能达到上千次循环。因为国创成的客户车辆更大，装载电池的空间更大，对能量密度的要求相对较低。此外，李海波表示，12吨以上的插电式混合动力卡车今年也进入了国家对新能源汽车的补贴名单，这正在刺激国创在这一领域的发展。同时，他还表示，公司正在积极与一些客车制造商和重型机械制造商进行沟通。客车生产企业被钛酸锂电池在高倍率充放电和长寿命方面的优势所吸引，而重机企业则看中了这类电池在高倍率充放电和宽温度范围方面的特点。此外，国创城还积极推动储能市场。钛酸锂电池因其高倍率性能，具有很大的储能调频空间。据李海波透露，从长远来看，国创城也有计划进入乘用车市场。随着多起自燃事件的爆发，未来乘用车是否会坚持将能量密度和长续航作为第一考虑因素还是未知数；在增程式电动车市场，钛酸锂电池的特性可以解决安全性和里程焦虑的问题；此外，预计未来2-3年，48V启停系统将成为乘用车标配，钛酸锂也是启停电池的最佳选择之一。李海波表示，目前国创城最迫切的是工厂的产能扩张，公司现有的产能远远不能满足现有的订单需求。“我们非常看好钛酸锂电池的市场。”他补充道。图片来自“123rf.com.cn”。4月21日晚，上海某小区车库内一辆特斯拉Model S自燃，并蔓延至附近车辆；4月22日，一辆蔚来ES8也着火了...多起电动车自燃事件将电动车再次推上风口浪尖。甚至有网友爆料，电动车申请车位会受到物业的不公平对待。截至目前，特斯拉等公司并未对电动车自燃原因做出官方解释。亿欧汽车就此问题与国创城联合创始人兼首席商务官李海波进行了对话。在他看来，特斯拉在三大动力系统中已经达到了很高的水平，但其产品却不止一次出现自燃，这与其电池技术路线本身有关。特斯拉使用的三元锂电池负极材料是碳基材料。在李海波看来，碳负极电池本身就是一种安全性不足的电池。清华大学高院士去年发表论文指出，动力电池充电状态的正极会释放氧气，只产生较少的热量，即电池不会被内部短路产生的热量点燃；但当有负极时，强还原性的负极(碳基材料)会消耗正极产生的氧气，产生大量热量，最终导致整个电池的热失控。一般来说，碳基材料是易燃的，嵌在碳基材料中的锂会形成化合物LiC6，这种化合物与锂接近，在空气中可以自燃。所以锂电池的安全短板是因为碳基负极材料的存在，这是材料本身的安全隐患。因此，国创诚选择进入动力电池新领域:钛酸锂电池。钛酸锂电池:高安全性与低能量密度并存。如今，锂三元和磷酸铁锂电池已经占据了中国动力电池行业90%以上的市场。作为一家新的动力电池厂商，国创城并没有进入目前的主流市场，而是选择专注于钛酸锂电池。当然这也是因为你的钛酸锂电池本身就有比较优势。首先，相对于三元锂电池或磷酸铁锂电池只能通过外部控制系统来保证，钛酸锂电池是材料级的安全。李海波告诉亿欧汽车，由于采用了尖晶石结构的钛酸锂，这种结构的材料在嵌锂过程中几乎没有体积变化，嵌锂电位比较高，所以即使在后期低温、高倍率充电等恶劣使用环境下，钛酸锂电池也不会达到金属锂的析出电位，降低了形成锂枝晶的概率和短路的风险。另外，即使内部发生短路，钛酸锂电池的温度最高也只能上升到60℃，达不到电池燃烧的温度水平。钛酸锂的主要成分是氧化钛，本身不会燃烧。据李海波介绍，嵌锂石墨阳极的燃烧放热约为钛酸锂阳极的10倍。“钛酸锂电池即使燃烧，也是慢慢燃烧，不会爆炸。”他补充道。除了高安全性，李海波表示，钛酸锂电池还有另外三个优点:一是寿命长，高倍率充放电次数可达到其他类型电池的10倍甚至20倍以上；二是温度范围宽，低温或高温都能正常工作；第三，可以实现高倍率充放电，钛酸锂电池可以在10分钟甚至5分钟内充满电，比三元锂电池1小时的时间要短得多。既然有这么多优点，为什么国内主流汽车产品不使用钛酸锂电池？因为这种电池的能量密度与竞争对手相比太低了。国创程灿目前量产的钛酸锂电池能量密度为100Wh/kg，约为磷酸铁锂电池的70%~80%，仅为三元锂电池的50%~60%。以特斯拉Model S为例。该车续航里程在500公里以上，但如果换成钛酸锂电池，可能只能跑300公里。此外，钛酸锂电池的成本高于三元锂电池。所以基于能量密度和续航里程的乘用车厂商放弃了这个电池品类。钛酸锂电池的市场在哪里？虽然国创城于2016年11月注册成立，其电池于2018年底正式投产，但据李海波介绍，该公司团队成员从事钛酸锂电池的研发和生产已超过10年。他们只专注于这种电池的研发，因为他们看到了一个很大的市场机会。“从目前的客户反馈来看，这是非常积极的，”李海波说。目前，国创城已与部分轨道交通公司达成批量采购协议，在新能源收割机领域拿下部分订单，在物流等领域也有客户。这些客户的共同点是，安全是核心诉求和基本门槛，同时需要充分考虑经济性和续航。据李海波介绍，钛酸锂电池电芯高倍率可达5万次循环，远超整车使用寿命。相比之下，磷酸铁锂电池和三元锂电池的高倍率充放电寿命一般只有几百次，即使是低倍率充放电也只能达到上千次循环。因为国创成的客户车辆更大，装载电池的空间更大，对能量密度的要求相对较低。此外，李海波表示，12吨以上的插电式混合动力卡车今年也进入了国家对新能源汽车的补贴名单，这正在刺激国创在这一领域的发展。同时，他还表示，公司正在积极与一些客车制造商和重型机械制造商进行沟通。客车生产企业被钛酸锂电池在高倍率充放电和长寿命方面的优势所吸引，而重机企业则看中了这类电池在高倍率充放电和宽温度范围方面的特点。此外，国创城还积极推动储能市场。钛酸锂电池因其高倍率性能，具有很大的储能调频空间。据李海波透露，从长远来看，国创城也有计划进入乘用车市场。随着多起自燃事件的爆发，未来乘用车是否会坚持将能量密度和长续航作为第一考虑因素还是未知数；在增程式电动车市场，钛酸锂电池的特性可以解决安全性和里程焦虑的问题；此外，预计未来2-3年，48V启停系统将成为乘用车标配，钛酸锂也是启停电池的最佳选择之一。李海波表示，目前国创城最迫切的是工厂的产能扩张，公司现有的产能远远不能满足现有的订单需求。“我们非常看好钛酸锂电池的市场。”他补充道。

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