中国粉体网讯 在国家知识产权局组织主办的第二十三届中国专利奖评审中，格力钛新能源股份有限公司（以下简称“格力钛”）“一种钛酸锂复合材料及其制备方法、负极片及锂离子电池”发明专利，摘得国家专利金奖，成为锂电池行业首家获得国家专利金奖的公司，这也是目前新能源行业唯一获得金奖的锂电池产品专利。
该专利是通过格力钛新能源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，大幅度提升电池的安全性能。
应用该专利技术制备的格力钛新能源电池经过尖针穿刺、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。凭借高安全、大倍率、耐宽温、长寿命等优良特性，应用此专利技术研发生产的钛酸锂电池被工业和信息化部、中国工业经济联合会联合评选为“国家制造业单项冠军产品”。
钛酸锂电池（图源：格力钛）
关于格力钛
关于格力钛，很多人可能不熟悉，但说到格力，那基本就家喻户晓了，那么格力钛与格力是不是有什么关系呢？
格力钛的前身为成立于2009年的银隆新能源；2010年，银隆新能源与美国奥钛纳米技术有限公司签订收购协议，掌握了最新钛酸锂电池生产技术；2020年格力电器宣布“造车”，开启了银隆新能源的收购之路；经过了多轮架构调整后，2021年银隆新能源正式更名为“格力钛”，成为格力旗下专注钛酸锂技术的新能源公司。目前该公司已发展成为一家集钛酸锂核心材料、电池、电机电控、充电设备、智能储能系统、新能源汽车研发、生产、销售以及动力电池回收梯次利用为一体的全球综合性新能源产业集团。
关于钛酸锂
目前普遍应用的锂离子电池，多采用石墨作为负极，其低温性能及安全性较差。钛酸锂（LTO）材料于1995年被Ohzuku团队发现可作为锂电池负极材料。与碳材料相比，钛酸锂具有以下独特的优势：
1）安全稳定性好。钛酸锂嵌锂电位高，在充电的过程中可以消除析锂对其产生的影响，并且钛酸锂的平衡电位要高于大多数电解质溶剂的还原电位，避免了和电解液之间发生反应，不会形成SEI膜，同时避免了许多副反应，因此很大程度上提升了钛酸锂电池的安全性。
2）快充性能优异。钛酸锂的三维锂离子通道，可以实现锂离子快速脱嵌。其较高的锂离子扩散系数，电化学反应速度快，满足大倍率快速充放电的需求。
3)循环寿命长。钛酸锂材料在充放电嵌脱锂过程中，骨架结构几乎不发生收缩或膨胀，被称为“零应变”材料，避免了一般电极材料脱嵌锂离子时晶胞体积应变而造成的电极结构损坏的问题，因而具有非常优异的循环性能。
4）耐宽温性能良好。钛酸锂电池对于温度的适应性强，在–40℃到70℃均可正常充放电，具有较好的耐宽温性能，可应用于国内大多数区域。
几种常见锂电池负极材料的比较（图源：魏冰歆等，《钛酸锂负极在锂离子电池中的应用》）
不过，钛酸锂也有一些不足之处：
1）理论比容量只有175mAh/g，较低的能量密度限制其大规模应用。
2）作为负极材料组装的全电池工作电压较低、材料本身固有电导率低，仅为10-9S/cm）、对水分敏感易产气。
3）含贵金属，成本较高。
钛酸锂电池应用
从目前的应用情况来看，钛酸锂电池正另辟蹊径，新能源专用车、轨道交通、工业储能等特定领域成为这一技术路线的主流应用场景。
新能源专用车
格力钛的新能源汽车业务涵盖公交车、公路车、机场摆渡车、城市环卫车、物流车、冷链车、矿用重卡、核酸检测车、叉车等全品类产品。已在北京、天津、成都、南京、哈尔滨、安吉等全国220多个城市运营。
日前，由四川省人民政府、工业和信息化部共同举办的2022世界动力电池大会在四川宜宾隆重举行。作为大会交通保障专用车辆，格力钛新能源脸谱公路车以“川剧脸谱”的外观、舒适的乘坐体验，在这场世界级行业盛会上，圆满完成来自全球的动力电池各领域专家、产业代表的接送任务。
格力钛新能源脸谱公路车（图源：格力钛）
轨道交通
在2018年柏林轨道交通技术展览会上，中国中车展出的新型混合动力调车机车和新一代碳纤维地铁均将钛酸锂电池应用于动力系统，这标志着钛酸锂电池技术已成为轨道交通的新趋势。随着车辆步入绿色智能的新时代，钛酸锂电池将会在调车机车、高铁、有轨电车、地铁和厂矿自备车上获得更加广泛的应用。
工业储能
2022年3月，国家发展和改革委员会、国家能源局发布的《“十四五”新型储能发展实施方案》将安全放到重要位置，要求产业强化技术攻关，构建新型的储能创新体系，突破电池本质安全控制等关键技术，支撑大规模储能电站的安全运行。
董明珠曾指出：“钛酸锂电池最大的特点是安全，无论高温低温，它都不会起火、不会爆炸。我们选择这个项目是因为未来发展需要。”
目前，格力钛电池储能系统应用于众多项目，如超低温区域发电厂调频项目，在内蒙古乌拉特发电厂配合火力发电机组联合参与调频辅助服务，提高发电侧的调频能力，促进电网的安全平稳运行；高海拔超低温区域通信基站项目，在四川阿坝州等多个地区落地通讯基站储能系统，以高安全、长寿命、耐低温等性能为通信基站安全工作和通讯畅通提供有力保障；青海省格尔木市加油站光储项目，构建光伏储能一体化微网，共同打造光储综合能源站，为高海拔超低温地区的油站安全用电提供有力保障、为油站能源综合改造提供绿色方案等等。
格力钛储能系统（图源：格力钛）
写在最后
随着储能技术的不断成熟和中国节能环保的战略需求，钛酸锂电池凭借着高安全性，长循环寿命以及良好的环境适应性等特征，将会逐步在新能源专用车、轨道交通、工业储能中推广应用。
但是钛酸锂电池能量密度短板问题也不容忽视，因此，需要有针对性的开发高电压正极材料、高电位电解液和抗氧化隔膜等材料技术；另外，还要加快钛酸锂材料表面改性技术的研究，以提高该材料的导电性和比容量；再者，开发绿色、廉价、可控的钛酸锂电池制备路线，以满足实际应用的需求，从而推动钛酸锂电池在各领域的规模应用。
参考来源：
1、格力钛新能源股份有限公司官网
2、中国能源报，《格力押宝“小众”锂电池技术》
3、电器，《格力钛酸锂技术获专利金奖，推动新能源业务迈上新台阶》
4、秦小康等，《锂离子电池用钛酸锂的研究进展》
5、吴健等，《钛酸锂电池在城市轨道交通的适用性研究》
6、魏冰歆等，《钛酸锂负极在锂离子电池中的应用》
（中国粉体网编辑整理/长安）
注：图片非商业用途，存在侵权告知删除！
