中國(guó)科學(xué)院物理研究所教授黃學(xué)杰認(rèn)為，采用二氧化鈦納米管讓電池實(shí)現(xiàn)快充、循環(huán)壽命長(zhǎng)，原理與鈦酸鋰相近，但其性能卻不會(huì)比鈦酸鋰(二氧化鈦和碳酸鋰的燒結(jié)產(chǎn)物)更好。二氧化鈦本身的電化學(xué)性能很差，通過(guò)將二氧化鈦納米化，甚至使其成為空心的納米管，方便鋰離子嵌入和脫嵌，從而改善其性能，并達(dá)到能夠做電池負(fù)極的程度，在理論上可行。
不過(guò)，二氧化鈦納米管的商業(yè)化應(yīng)用非常難。雖然不少媒體報(bào)道鈦儲(chǔ)量豐富、成本低廉，但將其做成納米管的批量化生產(chǎn)技術(shù)太難、在工藝上所花代價(jià)大。
而相對(duì)“接地氣”的快充型動(dòng)力電池之一，屬在上海11路示范線運(yùn)營(yíng)的奧威超級(jí)電容公交車(chē)所用電池，循環(huán)壽命長(zhǎng)達(dá)幾十萬(wàn)次。近日上海11路超級(jí)電容公交車(chē)發(fā)生的火災(zāi)事件將其推至輿論的風(fēng)口浪尖，所幸調(diào)查結(jié)果顯示與超級(jí)電容系統(tǒng)無(wú)關(guān)。但超級(jí)電容還是無(wú)法掩藏“能量密度過(guò)低”(只有動(dòng)力鋰電池的十分之一)的這一致命缺點(diǎn)。
“奧威超級(jí)動(dòng)容公交車(chē)能夠用在上海11路示范線上，是靠關(guān)系的。”一名業(yè)內(nèi)人士向高工鋰電透露，其實(shí)承載電量極少的超級(jí)電容更適合用于輕混車(chē)，在車(chē)輛爬坡時(shí)臨時(shí)輔助或在剎車(chē)時(shí)回收能量。
事實(shí)上，市場(chǎng)應(yīng)用相對(duì)較廣的快充型動(dòng)力電池屬微宏動(dòng)力、安徽天康等批量生產(chǎn)的鈦酸鋰電池。其已經(jīng)成功應(yīng)用于電動(dòng)公交，是目前快充型動(dòng)力電池中表現(xiàn)最好的一款電池。
當(dāng)前不少動(dòng)力電池廠商正嘗試或已推出新的快充型動(dòng)力電池：中興派能總經(jīng)理袁巍正在思考如何讓公司的低溫高功率動(dòng)力電池更好地實(shí)現(xiàn)快充；微宏動(dòng)力推出新一代的多元復(fù)合鋰電池，可在10-15分鐘內(nèi)充滿電，能量密度比鈦酸鋰提高近50%，循環(huán)壽命達(dá)10000次；盟固利開(kāi)發(fā)出錳系三元體系功率型動(dòng)力電池，可實(shí)現(xiàn)2分鐘瞬時(shí)快充。
各種快充型動(dòng)力電池“爭(zhēng)奇斗艷”，令人眼花繚亂。值得注意的是，各企業(yè)采用的快充解決方案有所不同，負(fù)極材料除采用常見(jiàn)的鈦酸鋰外，還有采用多孔復(fù)合碳、硬碳甚至是普通的負(fù)極材料石墨等(動(dòng)力電池能否快充、快充時(shí)間的長(zhǎng)短主要取決于負(fù)極材料，也跟電池結(jié)構(gòu)、其他材料等有關(guān)系)，都希望盡量地讓快充型動(dòng)力電池的能量密度更高一些、成本再低一點(diǎn)、快充能力更強(qiáng)，以期在市場(chǎng)上獨(dú)具優(yōu)勢(shì)。
但不可否認(rèn)的是，在很多業(yè)內(nèi)人士看來(lái)，快充型動(dòng)力電池幾乎都存在一定“缺陷”，要么能量密度比常規(guī)動(dòng)力電池低、單體電芯成本相對(duì)要高，要么還沒(méi)達(dá)到更好的快充程度(如常規(guī)的石墨體系電池)。未來(lái)快充型動(dòng)力電池能否克服這些“缺陷”，達(dá)到各方面性能優(yōu)異、又能保持快充特性，在現(xiàn)有的鋰電池體系下很有難度。
天津力神動(dòng)力電池開(kāi)發(fā)部總監(jiān)張娜表示：“如今應(yīng)用終端對(duì)動(dòng)力電池能量密度的要求越來(lái)越高，在此背景下再要求提高其倍率性能的技術(shù)難度極大。比如目前常規(guī)的石墨體系電池大概可以做到1小時(shí)充滿電，當(dāng)然也可以運(yùn)用相關(guān)技術(shù)做到充電時(shí)間在10分鐘左右，只是其能量密度就會(huì)降低。”
中天儲(chǔ)能CTO靳承鈾補(bǔ)充說(shuō)道，即便石墨體系電池可實(shí)現(xiàn)快充，但其在北方寒冷地區(qū)(冬天氣溫常在零下20度)也很難推廣。
從技術(shù)角度來(lái)看，動(dòng)力電池能量密度和倍率難以兼得的原因是：如果做能量型動(dòng)力電池，那么在單位重量或單位體積里，裝進(jìn)越多的鋰離子活性基團(tuán)就越好。所以制備動(dòng)力電池時(shí)應(yīng)讓提供能量的材料(即正負(fù)極材料)占的比重多些，而讓不提供能量又必要的材料(如集流體、電解液、隔膜等)所占比重少一些。具體方法是盡量把集流體、隔膜等弄得薄一些，極片涂厚些并壓得厚實(shí)一點(diǎn)。這種方法制備的動(dòng)力電池肯定會(huì)損失快充特性。
而想要?jiǎng)恿﹄姵啬軌蚩斐洌仨毐ＷC其內(nèi)阻小。那么其講究的不是在單位重量或單位體積里裝更多的鋰離子活性基團(tuán)，而是在電池電壓達(dá)到一定值時(shí)，電流也能夠最大(與倍率性能直接相關(guān)是在一瞬間通過(guò)一串電池電流的強(qiáng)度)。此時(shí)動(dòng)力電池的制備導(dǎo)向就完全不一樣，應(yīng)考慮如何增強(qiáng)極片的鋰電子導(dǎo)電能力，對(duì)電解液要求更高，讓隔膜通透性更好，同時(shí)還能保證其不長(zhǎng)鋰枝晶。
不過(guò)，沃特瑪副總經(jīng)理耿德先卻有著自己不同的看法：“常規(guī)的石墨體系電池對(duì)快充的確有一定局限性，但每個(gè)動(dòng)力電池廠商會(huì)有自己的解決方案。現(xiàn)在的電池技術(shù)進(jìn)步很快，以月為單位在發(fā)展。未來(lái)動(dòng)力電池的能量密度和倍率性能可以兼得。”
耿德先的觀點(diǎn)也不無(wú)道理。也許在現(xiàn)有的鋰離子電池體系下，材料都是較為確定的，動(dòng)力電池能量密度和倍率性能只能是微調(diào)，而不能同時(shí)大幅度提高；如果在電芯制備技術(shù)和材料選擇方面都有所突破，那么同時(shí)提高動(dòng)力電池能量密度和倍率性能也存在可能性。
客觀來(lái)看，倍率性能(即充放電速度)、能量密度、壽命、安全性、價(jià)格等是衡量動(dòng)力電池最重要的五個(gè)指標(biāo)。目前這些指標(biāo)都固定在比較穩(wěn)定的雷達(dá)圖里面，提高任何一個(gè)指標(biāo)，其他的指標(biāo)相對(duì)來(lái)說(shuō)都會(huì)受到損失。不僅快充型動(dòng)力電池是如此，慢充型動(dòng)力電池又何嘗不是？所以單論快充型動(dòng)力電池的弊端不免有些片面。
當(dāng)前鋰電池業(yè)內(nèi)人士不妨多思考如何突破傳統(tǒng)的鋰電池體系，滿足實(shí)際產(chǎn)業(yè)更替積累的水平需要，以應(yīng)對(duì)各種新興技術(shù)電池所帶來(lái)的威脅。
快充動(dòng)力電池只存在于小眾市場(chǎng)？
GGII調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)前快充型動(dòng)力電池占總體市場(chǎng)份額不到5%。近年來(lái)其投放市場(chǎng)的總量在增大，但增長(zhǎng)速度不及常規(guī)動(dòng)力電池，所以市占率始終不大。如今正值動(dòng)力電池爆發(fā)之際，加入快充型動(dòng)力電池陣營(yíng)的動(dòng)力電池廠商增多，GGII分析師預(yù)計(jì)在2015年快充動(dòng)力電池的市占率會(huì)有所上升。
這是否意味著未來(lái)快充型動(dòng)力電池會(huì)逐步擠占常規(guī)動(dòng)力電池的市場(chǎng)份額，甚至成為電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)應(yīng)用的主流動(dòng)力電池？對(duì)此，有人肯定，也有人說(shuō)不可能。
GGII調(diào)研發(fā)現(xiàn)，看好快充型動(dòng)力電池市場(chǎng)前景的動(dòng)力電池廠商，目前已經(jīng)有產(chǎn)品或即將有產(chǎn)品會(huì)投放到市場(chǎng)，而對(duì)其市場(chǎng)前景感覺(jué)不太樂(lè)觀的，并沒(méi)有實(shí)際產(chǎn)品投放。CATL、力神、國(guó)軒、萬(wàn)向、中航鋰電、中天儲(chǔ)能等國(guó)內(nèi)知名動(dòng)力電池廠都表示在關(guān)注或者有投入研發(fā)快充型動(dòng)力電池，至于會(huì)否推出產(chǎn)品則不確定或在靜待時(shí)機(jī)。
對(duì)市場(chǎng)的分析判斷不同，行為表現(xiàn)自然不一樣。面對(duì)百花齊放的鋰電池技術(shù)路線和瞬息萬(wàn)變的市場(chǎng)，未來(lái)孰勝孰負(fù)，的確不好直接下定論。不過(guò)，從雙方就市場(chǎng)需求、成本、充電樁和電網(wǎng)建設(shè)、政策等幾方面的激烈辯論中，業(yè)內(nèi)人士或許可以一窺端倪。
首先，一方認(rèn)為快充是終端用戶的必然需求，應(yīng)竭盡全力滿足；另一方則認(rèn)為終端用戶會(huì)衡量快充的利弊，不是說(shuō)主觀上想要就會(huì)有需求。
