中科院过程工程研究所研发的钛酸锂负极材料取得突破性成果！

普通的钛酸锂（LTO）材料在电池中与电解液之间容易发生相互作用，在充放循环反应过程中会产生气体析出，因此普通的钛酸锂电池容易发生胀气，导致电芯鼓包，电性能也会大幅下降，极大地降低了钛酸锂电池的理论循环寿命，这也是制约钛酸锂电池大规模应用的一个重要原因。

中科院过程工程研究所赵伟团队研发的钛酸锂材料，相对其他类型的钛酸锂负极材料锂离子动力电池：

1、能量密度会高约200%。

2、解决了普通钛酸锂电池的胀气问题。

3、相对其他类型的钛酸锂电池成本大幅下降，仅为普通钛酸锂锂离子动力电池成本的20%。

4、随着充放电次数的增加，电池一致性表现稳定。

中科院过程工程研究所研发的钛酸锂负极材料在锂离子电池制造加工中，满足了七种条件：

1、化学电位较低。

2、循环比容量高。

3、库伦效率高。

4、电子电导率和离子电导率好。

5、材料具有较强稳定性。

6、材料提取方便。

7、安全绿色无污染。

石墨负极材料是现下加工制造锂离子电池的最广泛负极材料选择。在石墨负极材料的锂离子电池成本中，负极材料约占5%-15%。

中科院过程工程研究所研发的新型钛酸锂负极材料制造的电池组，成本较之石墨负极材料制作的电池组高约50%。采用了中科院钛酸锂负极材料的“高安全动力电池”走的是高安全、高品质路线，在满足国家对电动车续航里程300公里以上基础上，重点突出“高安全、长寿命、高低温适应性强、快速充放电”的品质！同时还突破性满足了电芯能量密度超过330wh/kg，和电池组能量密度超过200wh/kg的优异表现！产品力特色非常突出！

采用中科院过程工程研究所研发的钛酸锂负极材料制造的“高安全动力电池”尽管初始成本较高，但是折算到产品生命周期的“里程成本”非常低廉！里程成本仅相当于普通锂电池的六分之一。成本提高的部分核算到整车，对整车价格影响约为20000元～35000元。但是安全系数却得到了大幅度提高！

现阶段“高安全动力电池”细分目标市场不在廉价车市场，产品目标市场初始定位是保时捷、宾利、劳斯莱斯等高端汽车电动化市场。

中科院过程工程研究所研制成功的钛酸锂负极材料，用于制造“高安全动力电池”电芯能量密度可达到330wh/kg，由于本身安全性非常高，组成电池包的附加组件少得多，电池包的能量密度降低不多，而组成电池包附件的减少，使电池包成本下降很多。抵消了一部分钛酸锂负极材料替代石墨负极材料的成本上升。

虽然钛酸锂负极材料“高安全动力电池”初始成本上升，但观察以其整车寿命来衡量的“里程成本”，钛酸锂负极材料“高安全动力电池”“里程成本”仅为普通石墨负极材料动力电池“里程成本”的六分之一。

磷酸铁锂离子电池系统平均报价已降至1元/Wh以下，电芯价格在0.6-0.7元/Wh左右；

三元电池系统平均报价在1.1-1.3元/Wh左右，电芯价格在0.9-1.05元/Wh左右。

银隆钛酸锂电池度电成本为3.9元/wh；

中科院过程工程研究所研发的钛酸锂负极材料替代传统石墨负极材料制造的三元锂电池组，电芯成本理论值是1.5元/wh，三元锂正极+钛酸锂负极材料制造的电池组系统价格约在1.7-1.8元/wh。

中科院过程工程研究所研发钛酸锂负极材料制造的锂电池理论电量可达175安时，电压2.4v，电芯能量密度理论达到420wh/kg，组成电池组理论能量密度超过200wh/kg，完全满足国家标准！

特斯拉的三元锂电池电芯能量密度达到300wh/kg，而系统能量密度只能达到150wh/kg，是因为对三元锂电池来说，能量密度和安全性是两个相悖的特性，要提高能量密度，就只能牺牲安全性，要保证安全性就只能用更复杂的电池管理系统，所以三元锂电芯虽然能量密度大，但组成电池包的能量密度会因其复杂的附加组件而降低不少。

比亚迪汽车的磷酸铁锂刀片电池从电池组方面做减法，提高了电池组的能量密度，广汽的三元锂弹匣电池，从电池组方面做加法，增加了组结构重量，降低了电池组的能量密度，结果，两者能量密度不相上下，比亚迪改变了电池的电芯摆放姿态，广汽升级了电池管控系统和强化存储隔离。本质上还是原有的材料，物理特性没有变化，治标不治本。中科院的钛酸锂电池，是在材料方面着手变革，材料升级后得到的钛酸锂负极材料电池组能量密度和他们两家不相上下，安全性和宽温适应性却大幅领先，将来的市场竞争力不言而喻！

目前阶段“高安全动力电池”电池组的价格会比普通电池组高50%，适合奔驰、宝马、保时捷、宾利、劳斯莱斯等讲究安全品质的高端品牌形象！现阶段“高安全动力电池”满足的不是“零到一”的家庭唯一用车的电动车用电池需求，而是要满足“九十到一百”的品质生活需求者。目前市场上还没有同等定位的“高安全动力电池”产品！

虽然目前各大电池厂商都在对现有碳基负极材料进行升级研发，碳基负极材料也表现出了很强的成本优势，但是安全毕竟是一道绕不过去的坎！以碳做负极的锂电池在应用上存在的弊端很明显：

1、过充电时易析出锂枝晶，造成电池短路，影响锂电池的安全性能;

2、易形成SEI膜而导致首次充放电效率较低，不可逆容量较大;

3、即碳材料的平台电压较低(接近于金属锂)，并且容易引起电解液的分解,从而带来安全隐患。

4、在锂离子嵌入、脱出过程中体积变化较大，循环稳定性差。

与石墨负极材料相比，中科院研发的尖晶石型的钛酸锂负极材料具有明显的优势：

1、它为零应变材料，循环性能好;

2、放电电压平稳，而且电解液不致发生分解，提高锂电池安全性能;

3、与碳负极材料相比，钛酸锂具有高的锂离子扩散系数(为2 *10-8cm2/s)，可高倍率充放电等。

4、钛酸锂的电势比纯金属锂的高，不易产生锂枝晶，为保障锂电池的安全提供了基础。

中科院过程工程研究所钛酸锂负极材料生产的“高安全动力电池”成本已经得到很大程度降低，性价比提升非常突出！已完全可以开展市场化普及。目前该类“高安全动力电池”的市场定位是中高端市场。 “高安全动力电池”重点方向是保时捷、宾利、劳斯莱斯等对高安全性有追求的高端汽车。

“高安全动力电池”与特斯拉、蔚来这样的中端电动车也可以结合的稍快一点，尤其是换电模式更适合使用钛酸锂负极材料制造的“高安全动力电池”！其安全、快充放、循环长寿命特性是保证换电模式可行性的关键技术。

鉴于消费能力和认知水平的原因，目前阶段， “高安全动力电池”与低端市场消费人群关注点还有待契合。

钛酸锂作为负极使用，容量仅为160-175mAh/g（毫安时/克），而主流的传统石墨材料容量则在310-370mAh/g。但是中科院过程工程研究所研发的颠覆性创新技术钛酸锂负极材料起步就在175mah/g的理论值运行，而传统石墨材料却由于物理特性原因无法达到理论值，而且石墨负极材料的安全隐患却随着容量增加而大幅度增加！

目前阶段中科院过程工程研究所赵伟团队研发成果可以使钛酸锂负极材料制造的电池包能量密度可以轻松达到200wh/kg，完全可以胜任350-450公里的续航里程。并且符合十四五规划对“高安全动力电池”的高品质要求，而十四五规划同时把充电桩建设列入了基础设施建设范围之内，届时随处可见的充电桩是不会再让人产生任何里程焦虑的。

中科院过程工程研究所研发团队还在持续研发二代产品和三代产品，二代产品着重在体积减小方面进行研发。三代产品着重在容量增加方面进行研发。随着材料研究的不断发展进步，在安全性能得到持续保障的同时，三代产品未来有望突破1200公里的续航里程。

新能源汽车未来的竞争，不再是如今的“0与1”，而是更深层次的“优与劣”，决定成败的不再是表面红火，而是厚积薄发的“高安全动力电池”的产品竞争力。

中科院过程工程研究所研发的锂离子电池负极材料-钛酸锂，可与锰酸锂、三元材料或磷酸铁锂等正极材料组成2.4V或1.9V的锂离子二次电池。由于钛酸锂的高安全性、高稳定性、长寿命和绿色环保的特点，可以预见在十四五规划要求研发“高安全动力电池”的战略目标指引下，随着中科院赵伟博士团队的持续研发，钛酸锂负极材料一定会成为新一代“高安全动力电池”的重要负极材料而被广泛应用在要求高安全性、高稳定性、宽温适应性强和长周期的品质生活应用领域。