陈清泉：钛酸锂电池将引发电动汽车革命

新能源汽车，尤其是纯电动汽车，在降低能源消耗和二氧化碳排放方面发挥着重要作用，因此被视为未来汽车的发展趋势。然而，由于锂离子电池技术的不足，电动汽车始终难以广泛应用。“磷酸铁锂电池遇到瓶颈……更安全、性能更好的钛酸锂电池可能带来革命性的变化……”中国工程院院士、世界电动汽车协会主席陈清泉说。

众所周知，磷酸铁锂电池广泛应用于我国主流车载动力电池中，主要由阳极材料、阴极材料、隔膜和电解液组成。作为化学电源系统，在设计工况范围内一般不容易发生自燃等安全事故。然而，锂离子电池的阴极主要由石墨制成，过充电时容易析出锂枝晶，导致电池短路，影响锂电池的安全性能。同时，容易形成SEI膜，导致首次充放电效率低，不可逆容量大。这使得绝大多数电动汽车“不敢”快速充放电，而只采用慢速充电的形式，严重制约了车辆使用的灵活性和便利性，给电动汽车的普及带来了不小的障碍。

此外，商用隔膜由厚度约为20-30微米的多孔PP/PE制成，这是阳极材料和阴极材料之间的唯一屏障。当电池外部短路或被针刺挤压时，很容易导致隔膜破裂，导致短时间内产生大电流，从而使电池内部温度升高，并在很短的时间内引发一系列剧烈反应。在去年和今年的几起电动汽车事故中，锂电池全部起火燃烧，这让社会各界对电动汽车的安全性产生了质疑，也促使相关企业加快了新型动力电池的研发。

在昨天举行的“2012新能源汽车产业发展合作高峰论坛暨项目对接会”上，陈清泉院士再次提到了新型电池钛酸锂电池的优异性能。在会后的采访中，陈清泉进一步指出：“目前，磷酸亚铁锂在能量密度上已经发展到（相对）高的水平，很难再取得突破。但钛酸锂电池（即钛酸锂LTO用作负极材料）在使用中非常稳定（嵌入和提取锂离子时，锂离子的晶格常数和体积变化非常小），并且不会形成SEI膜（因为LTO材料不会与电解质反应）；

此外，钛酸锂的电势高于金属锂的电势，因此不容易析出锂枝晶，这更安全（比使用碳负极材料的锂离子电池更安全）。"

与碳阳极材料相比，钛酸锂具有较高的锂离子扩散系数（2*10-8cm2/s），因此可以高速充放电，电池容量衰减缓慢，寿命更长，循环充放电次数超过25000次。“现在，（钛酸锂）最大的问题是它贵得多（据说贵了一倍多），而且国内能生产钛酸锂的企业太少了。如果有人能让钛酸锂更便宜，那将给电动汽车带来革命性的变化。”

（编辑/李燕郊）新能源汽车，尤其是纯电动汽车，在降低能源消耗和二氧化碳排放方面发挥着重要作用，因此被视为未来汽车的发展趋势。然而，由于锂离子电池技术的不足，电动汽车始终难以广泛应用。“磷酸铁锂电池遇到瓶颈……更安全、性能更好的钛酸锂电池可能带来革命性的变化……”中国工程院院士、世界电动汽车协会主席陈清泉说。

众所周知，磷酸铁锂电池广泛应用于我国主流车载动力电池中，主要由阳极材料、阴极材料、隔膜和电解液组成。作为化学电源系统，在设计工况范围内一般不容易发生自燃等安全事故。然而，锂离子电池的阴极主要由石墨制成，过充电时容易析出锂枝晶，导致电池短路，影响锂电池的安全性能。同时，容易形成SEI膜，导致首次充放电效率低，不可逆容量大。这使得绝大多数电动汽车“不敢”快速充放电，而只采用慢速充电的形式，严重制约了车辆使用的灵活性和便利性，给电动汽车的普及带来了不小的障碍。

此外，商用隔膜由厚度约为20-30微米的多孔PP/PE制成，这是阳极材料和阴极材料之间的唯一屏障。当电池外部短路或被针刺挤压时，很容易导致隔膜破裂，导致短时间内产生大电流，从而使电池内部温度升高，并在很短的时间内引发一系列剧烈反应。在去年和今年的几起电动汽车事故中，锂电池全部起火燃烧，这让社会各界对电动汽车的安全性产生了质疑，也促使相关企业加快了新型动力电池的研发。

在昨天举行的“2012新能源汽车产业发展合作高峰论坛暨项目对接会”上，陈清泉院士再次提到了新型电池钛酸锂电池的优异性能。在会后的采访中，陈清泉进一步指出：“目前，磷酸亚铁锂在能量密度上已经发展到（相对）高的水平，很难再取得突破。但钛酸锂电池（即钛酸锂LTO用作负极材料）在使用中非常稳定（嵌入和提取锂离子时，锂离子的晶格常数和体积变化非常小），并且不会形成SEI膜（因为LTO材料不会与电解质反应）；此外，钛酸锂的电势高于金属锂的电势，因此不容易析出锂枝晶，这更安全（比使用碳负极材料的锂离子电池更安全）。"

与碳阳极材料相比，钛酸锂具有较高的锂离子扩散系数（2*10-8cm2/s），因此可以高速充放电，电池容量衰减缓慢，寿命更长，循环充放电次数超过25000次。“现在，（钛酸锂）最大的问题是它贵得多（据说贵了一倍多），而且国内能生产钛酸锂的企业太少了。如果有人能让钛酸锂更便宜，那将给电动汽车带来革命性的变化。”

（编辑/李燕郊）

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