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【原创】“弯道超车”就靠它了!你所不知道的钛酸锂

作者:刘永涛  信息来源:中国客车信息网    发布日期:2016-04-06

  新能源汽车作为我国七大战略性产业之一,其重要性不言而喻。国家主席习近平更强调:“发展新能源汽车是我国从汽车大国走向汽车强国的必由之路。”我国目前是不折不扣的汽车大国,但同时必须清醒地认识到“大而不强”。因此,只有“弯道超车”,我国才能跻身于世界汽车强国之列。

  那么,如何才能真正实现“弯道超车”?作为战略新兴产业的新能源汽车,正是我国实现“弯道超车”的一大机会。因为在传统车领域,由于起点不同,历史积淀差异较大,我国与发达国家之间的差距短期内很难弥补,但是在新能源方面,我国与世界先进水平却几乎处于同一起跑线上。

  然而,具体而言,新能源汽车“弯道超车”又该从哪里超,怎么超?我国的新能源汽车政策确定以纯电驱动为发展方向,而纯电动汽车的成败与否关键在电池。作为新能源汽车最核心的“三电系统”之首的电池,可以说,其水平的高低,决定着未来谁能立于不败之地。而电池的成败关键在材料,那么,究竟什么样的电池才能实现“弯道超车”的梦想?答案是其必须满足这样的条件:一是能够充分满足市场需求,二是能够实现产业化。而钛酸锂电池有望给中国乃至全球新能源客车产业带来一场革命性变革。

  四大核心指标对比 钛酸锂完胜其他材料锂电池

  就当前国内的新能源汽车发展现状来看,电池种类可谓丰富多样,不仅有磷酸铁锂电池,也有三元材料锂电池,还有钴酸锂、锰酸锂以及钛酸锂电池等。而在这5种主要的电池形式中,市场最关心的指标集中在四大方面:安全性、循环寿命、耐宽温性、快充快放,其实际对应着用户的核心利益指标:安全红线、运营成本、运营环境适应性和运营效率。

  经权威第三方测试发现,随着锂离子电池技术的不断革新,以钴酸锂、锰酸锂、三元、磷酸铁锂为体系的电池逐渐不适应市场的真实需求,其寿命、充放电时间、工作温度区间、安全性等方面远不及钛酸锂电池。人们通过对锂钛复合氧化物Li4Ti5O12的研究发现,其具有尖晶石结构,为零应变材料,锂离子在钛酸锂负极上的嵌入与脱嵌丝毫不影响其稳定结构,这是传统锂离子电池不具备的特性。而采用纳米级Li4Ti5O12作为锂离子蓄电池的负极材料,与其他锂离子电池相比将具有无与伦比的优势。

  首先,更高的安全性。钛酸锂独特的物理性能使其具备传统锂离子电池所不具备的高安全性。钛酸锂与电解液之间的反应活性较低,几乎不生成SEI绝缘膜,改善了电池的稳定性和安全性。在很高的温度下,钛酸锂能够吸收正极分解所产生的氧气,降低了热失控的风险,提高了电池的安全性。同时,钛酸锂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。

  其次,寿命极长。由于钛酸锂材料的结构稳定,在充放电过程中可以保持电极结构稳定,这使电池的循环寿命极大地提高,可达25000次以上。

  再次,宽广的工作温度范围和可快速充放电。钛酸锂电池有着传统锂离子电池所不具备的高低温性能和快速充放电功能。由于钛酸锂结构稳定,表面不形成固液界面钝化膜,在低温下各项动力学性能仍能保持常温时的状态,具备在-50℃—+60℃很宽的高低温范围完全充放电的能力。而目前以石墨为负极的锂离子电池可以在-40℃左右放电(放电量较低),但却无法在-10℃及更低温度下实现常规电流的充电。同时,由于纳米级钛酸锂的比表面积大,电化学反应速度快,具备了快速充放电能力(6分钟以内可以充满电)。加上由于负极没有固液界面钝化膜,大电流工作时电池发热效应少,不需要额外增加隔热保温与加热系统。

  特别是钛酸锂电池与目前纯电动客车上应用比例最高的磷酸铁锂电池相比,优势仍然突出。除了能量密度比磷酸铁锂电池略低以外,在安全性、使用寿命、充电时间、工作温度范围等方面,钛酸锂电池都完胜。比如,磷酸铁锂电池在加热到160℃时会发生爆炸,因为有SEI绝缘膜,不仅影响首次充放电效率,初次循环容量损失超过10%,而且高于45℃时易分解,高温时循环寿命衰减很快。此外,快充对循环寿命影响较大,寿命为5—8年。但钛酸锂电池无SEI绝缘膜,初次循环无容量损失,且快充对循环寿命影响较小,仅需6分钟,热稳定性强,循环使用寿命可长达10年。

  虽然钛酸锂电池的单次成本比磷酸铁锂电池成本高一些,但从长远来看,钛酸锂电池的寿命是磷酸铁锂电池寿命的8—15倍,通常的磷酸铁锂电池在汽车上使用时,每2—3年就需要更换一次电池,同时还要对更换下来的电池进行回收处理,汽车上使用钛酸锂电池由于其超长循环寿命,10—15年才更换一次电池,运行维护成本更低。而且由于钛酸锂电池可快速充放电,在公交车上应用可实现随用随充,可以利用公交车到达终点站司机休息的时间(10—20分钟)对电池进行快速补电,可省去其他材料体系的纯电动公交车夜晚集中充电,所需要的场地建设和人员配置等,更节省费用及资源,更适合公交推广应用。而公交系统正是我国新能源客车推广应用的“主战场”。

  所以,钛酸锂电池是最有希望担当中国纯电动客车领跑世界的冠军选手,是实现中国新能源汽车“弯道超车”和汽车强国梦的先锋。而顶尖的科技力量可以推动中国乃至全世界新能源产业的大幅度前进。

  钛酸锂+银隆 “弯道超车”的一体两翼

  当前,我国新能源客车的迅速发展和国家的补贴政策息息相关。正是由于国家的大力补贴,使新能源客车在购买阶段比传统车的差价大大缩小,所以,新能源客车出现了爆发式的增长。但是补贴不是长久之计,未来几年,补贴将逐渐退坡。那么,一个问题就出现了:如果补贴没有了,新能源客车能否继续生存,是否还具备足够的优势以吸引客户主动接受?“断奶也要能生存”,这是新能源客车可持续发展的最基本要求,而这又主要取决于电池技术的进步程度。

  特别是在国外,新能源汽车并没有像国内这样大力度的补贴,那么,要征战全球市场,也必须跳出单纯依靠补贴的思路,不能“等靠要”,必须从核心技术上寻求突破,使其具备“自我造血”的功能。

  中国广阔的市场环境为新能源客车产业化提供了良好的土壤,但是,产业化的前提是必须真正满足市场需求。如果说钛酸锂电池凭借其独特优势,达到了用户的核心诉求指标,那么,银隆的钛酸锂电池则将这种优势发扬光大,使其具备了产业化的可能性。据了解,银隆钛酸锂电池具有10年循环长寿命、-50℃—+60℃耐宽温、穿刺冲撞试验100%合格的高安全性、6分钟快充确保全天候运营等优势。特别是银隆第四代钛酸锂电池可在-50℃正常工作,突破了石墨负极所固有的局限性,使其应用范围拓宽至外太空,对航空航天领域具有重大意义。

  值得一提的是,银隆及其下属公司拥有近200项专利,涵盖电池材料、结构、工艺、电机、电控、整车等领域;其2010年完成对美国奥钛公司控股权的收购,而美国奥钛在钛酸锂材料、电池生产和储能系统、调频调峰技术方面至今已获得30多项专利,并已提交了100多项专利申请。这不仅避免了知识产权问题,越过了发达国家所设置的技术壁垒,而且有利于产业化和降成本,使市场真正享受到这种先进的高科技。可以说,相比于磷酸铁锂等其他锂电池,银隆钛酸锂电池真正将核心技术牢牢掌握在中国企业手里。也只有这样,银隆钛酸锂电池才具备了带领中国新能源客车产业“弯道超车”的资格和实力。

  打造全新公交利益增长链 实现“四方共赢”

  众所周知,新能源汽车产业能否持续健康发展,根本在商业运行模式。

  除了技术领先,要实现新能源客车叫好又叫座,还必须提高性价比,使用户买得起、用得起,这就必须创新商业模式。而银隆的新型商业模式可以对新能源客车进行十年全生命周期质保,让政府高安全、轻资产、零风险、高效率;同时,对客户运用“互联网+”的手段,用24小时保姆式服务,确保安全、质量、效率和售后服务。

  具体而言,在车辆购置方面,包括:零元供车——实现公交购车初期的零投入、缓解地方财政的一次性支付压力;十年租赁——公交以融资租赁方式支付租金,按十年期分期支付车款。该模式为国内首创,在目前经济下滑,地方财政收入减少,财力日趋紧张而国家又大力推广新能源车的背景下,十年期的金融租赁模式大大减轻了地方财政及公交企业一次性支付的压力,减少了当届政府的财政支出。事实证明,该商业模式特别适合正在市场起步推广期的新能源车行业。

  在售后服务方面,包括:十年质保——提供电池、电机和电控三大系统在车辆十年全寿命期内的十年质保,并提供24小时全天保姆式服务;整车替换——在约定时间内无法修复的,公司提供备用车辆,确保正常运营不受影响。该革命性的售后服务模式打消客户对纯电动车技术的疑虑、有效控制车辆运营维护成本,可消除客户对车辆后期使用成本的后顾之忧。

  通过运营模式创新,银隆打造全新公交利益增长链:政府车辆采购零负担,无需新增资金及土地投入,缓解财政负担,加快升级换代及促进节能减排;公交企业不增加运营成本,创可观收益,改变亏损经营局面,完成车辆更新换代;车企实现产品销售,加快资金回笼,扩大产能,促进技术创新及产业发展;金融租赁机构实现资金多渠道投资,获得安全、稳定、持续、良好的资金收益,真正实现了“四方共赢”,探索出一条可持续发展的公交之道。

  而银隆也成为直接受益者。其纯电动客车销量从2014年行业排名20名外,一跃上升到2015年实际交车2996辆,全国排名第七,年增长率高达2228%,且产值近40亿元,销售额增长率排名行业第一。目前,银隆新能源客车已累计安全运行超过8000万公里,覆盖珠海、北京、齐齐哈尔、鞍山、包头、广州、石家庄、邯郸、湛江等23个国内城市以及美国、德国、荷兰、挪威、德国、法国等国家。银隆已形成“三区四园”的产业格局,辐射全国,并形成两条闭合循环产业链,创建完整产业化平台。

  黑科技,最终都要为用户接受,才是真正的高科技。银隆独创的钛酸锂电池,能否成为用户的福音,能否带领中国新能源汽车实现“弯道超车”,且让我们拭目以待。

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