記者/森寧

　　在三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池高歌猛進(jìn)的當(dāng)下，格力電器（000651.SZ）董事長董明珠一直力挺的小眾非主流鈦酸鋰電池似乎看到了希望的曙光。

　　近日，國家知識產(chǎn)權(quán)局發(fā)布了第二十三屆中國專利獎系列獎項，格力電器旗下的格力鈦能源股份有限公司（以下簡稱“格力鈦”）的專利《一種鈦酸鋰復(fù)合材料及其制備方法、負(fù)極片及鋰離子電池》（ZL201711145359．8）獲得金獎，成為目前新能源行業(yè)唯一獲得中國專利獎金獎的鋰電池產(chǎn)品專利。

　　據(jù)介紹，該專利技術(shù)，通過格力鈦自主研發(fā)的介孔微球鈦酸鋰材料自晶化構(gòu)建技術(shù)，形成納米顆粒構(gòu)筑10nm介孔的獨特中空微球形貌，所制備的鈦酸鋰材料倍率性能突出，進(jìn)一步適宜大倍率工況，大幅度提升電池安全性能。

　　獲獎消息一出，業(yè)內(nèi)反應(yīng)不一。不少業(yè)內(nèi)人士在接受澎湃新聞（www.thepaper.cn）記者采訪時稱，鈦酸鋰（Li4Ti5O12）材料由于能量密度過低，不太適合動力電池，該技術(shù)路線已經(jīng)被新能源車領(lǐng)域淘汰。但也有業(yè)內(nèi)人士稱，每一種體系的電池，都會有其合適的應(yīng)用場景，關(guān)鍵看市場需求和企業(yè)定位。

　　鈦酸鋰電池并非一門新技術(shù)。早在20世紀(jì)90年代后期，鈦酸鋰作為鋰離子電池的負(fù)極材料，因多項優(yōu)異性能而受到重視。鈦酸鋰穩(wěn)定的三維晶體結(jié)構(gòu)，在電池充放電過程中材料結(jié)構(gòu)幾乎不發(fā)生變化，被稱為“零應(yīng)變材料”。

　　2010年9月，格力鈦的前身，銀隆新能源股份有限公司與美國奧鈦納米技術(shù)有限公司簽訂收購協(xié)議，并在次年7月戰(zhàn)略控股該公司。在此之后，銀隆新能源選擇鈦酸鋰電池為技術(shù)路線，并在官方網(wǎng)站將鈦酸鋰電池視為核心優(yōu)勢。

　　據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，鈦酸鋰電池的優(yōu)點確實很多。首先是電池循環(huán)性能好；其次，電池安全性能高，這是由于鈦酸鋰放電電壓穩(wěn)定，電解液不分解，且鈦酸鋰電位高于純金屬鋰，較難產(chǎn)生鋰枝晶，材料本身熱分解溫度高。再次，與碳負(fù)極材料相比，鈦酸鋰具有較高的鋰離子擴(kuò)散系數(shù)，可以高倍率充放電。此外，電池材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，壽命長，適應(yīng)溫度范圍大，低溫性能特別好，可在零下40度的環(huán)境中使用。

　　不過，鈦酸鋰電池的缺點也十分明顯。與其他類型的鋰離子電池相比，能量密度會更低。據(jù)了解，鈦酸鋰作為負(fù)極使用，比容量僅為160-170mAh/g（毫安時/克），而主流的傳統(tǒng)石墨則在310-370mAh/g。格力電器早前披露的交易報告書顯示，鈦酸鋰電池能量密度在58wh/kg-91wh/kg之間，這與磷酸鐵鋰電池及三元鋰電池之間差距不小。

　　此外，鈦酸鋰電池在使用過程中會持續(xù)脹氣，影響循環(huán)壽命，而其最致命的缺點是貴，由于其材料采用二氧化鈦和石墨，這會導(dǎo)致電池的價格比一般的磷酸鐵鋰電池貴3倍以上。

　　澎湃新聞記者了解到，目前，國內(nèi)頭部動力電池企業(yè)大多放棄了鈦酸鋰電池技術(shù)路線。據(jù)合肥國軒高科動力能源有限公司某內(nèi)部人士介紹，國軒高科材料研究院從2010年就開始研發(fā)鈦酸鋰材料，至今在公司的廬江材料基地，仍有少量的鈦酸鋰產(chǎn)出對外銷售。

　　“但是由于鈦酸鋰能量密度偏低，其應(yīng)用場景不太適用于動力電池，所以國軒高科沒有生產(chǎn)鈦酸鋰電池。”該人士對澎湃新聞記者說。

　　另一位動力電池頭部企業(yè)的人士則對澎湃新聞記者表示，鈦酸鋰電池不算先進(jìn)技術(shù)。“現(xiàn)在你問我們，還做鈦酸鋰電池嗎？就好比你問華為，你做2G手機嗎？”該人士說。

　　據(jù)了解，日本東芝株式會社的鈦酸鋰電池“東芝SCiB ? ”2007年問世，2011年就用于量產(chǎn)乘用車，但反響平平。主要原因就是受困能量密度，續(xù)航能力跟不上，車主總有里程焦慮，市場不認(rèn)可。

　　而澎湃新聞記者在查閱相關(guān)專利網(wǎng)站時，關(guān)鍵詞檢索“鈦酸鋰”發(fā)現(xiàn)，2018年前，國內(nèi)鈦酸鋰的專利呈上升趨勢，在2018年之后，授權(quán)專利的數(shù)量迅速下降。而格力鈦入選金獎的專利于2017年申請，剛好在鈦酸鋰研究最為火熱的時期，專利于2020年獲得授權(quán)，次年申報中國專利獎，最終在今年入選金獎。

　　董明珠為何押寶鈦酸鋰？

　　“董小姐花重金買了個舊技術(shù)。”國內(nèi)某動力電池頭部企業(yè)內(nèi)部人士對澎湃新聞記者說。

　　據(jù)了解，格力鈦的前身銀隆新能源股份有限公司，總部設(shè)在珠海，是一家綜合性新能源產(chǎn)業(yè)集團(tuán)。其業(yè)務(wù)范圍包括鋰電池材料、鋰電池、模組/PACK動力總成、新能源整車、儲能系統(tǒng)設(shè)備到動力電池梯次利用、回收。

　　2016年，格力電器曾宣布擬以發(fā)行股份的方式收購銀隆新能源100%股權(quán)，但這一議案在股東大會上被否決。不久之后，董明珠以自然人股東身份投資銀隆新能源，成為后者的第二大股東，持股比例為17.46%。

　　2021年8月31日，格力電器再次公告稱，格力電器通過參與司法拍賣公開競拍方式競得銀隆新能源30.47%股權(quán)。與此同時，董明珠也將其持有的銀隆新能源17.46%股權(quán)對應(yīng)的表決權(quán)委托格力電器行使。

　　上述交易完成后，格力電器合計控制銀隆新能源47.93%的表決權(quán)，使后者成為上市公司的控股子公司，最終成交價格為18.28億元。

　　此前，董明珠曾在多個場合力挺鈦酸鋰電池路線，其表示，鈦酸鋰電池是最符合國內(nèi)公交出行的技術(shù)路線。

　　“公交車首先要保證安全。同時，鈦酸鋰電池盡管能量密度相對較低，但充電快，回到總站充電三五分鐘就夠用。”董明珠稱，針對特定距離作出合理充電設(shè)計，就可以保證日常使用，從而拓展鈦酸鋰電池的使用場景，例如可以用在重卡、物流車、冷藏車等上面。

　　“一般鋰電池公交車充滿電需要3個小時左右，而應(yīng)用銀隆鈦酸鋰電池的公交車則可在10－15分鐘內(nèi)快速充滿電。鈦酸鋰電池可大大提高車輛的運營效率，降低綜合成本。”董明珠說。

　　然而，在三元材料及磷酸鐵鋰電池的夾擊下，鈦酸鋰電池在國內(nèi)交通領(lǐng)域的空間目前所剩無幾。根據(jù)中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟發(fā)布的2022年6月份動力電池月度數(shù)據(jù)，2022年1月—6月，國內(nèi)三元鋰電池及磷酸鐵鋰電池的累計裝車量分別為45.6GWh、64.4GWh，分別占總裝車量的41.4%、58.5%，相比之下，2022年1—6月鈦酸鋰電池的裝車量僅為59.9MWh。

　　據(jù)了解，截至目前，格力鈦的鈦酸鋰也有一些零星的出口案例。

　　例如，瑞士AGV裝備制造企業(yè)就購買了格力鈦的鈦酸鋰電池，用于AGV智能小車。AGV設(shè)備以鎳鎘蓄電池、鋰電池、鉛酸電池為主要動力來源，鎳鎘蓄電池充電需要1小時以上，傳統(tǒng)鋰電、鉛酸電池充電需要5－8小時，而格力鈦酸鋰電池只需要8－15分鐘即可充滿。3萬次的循環(huán)壽命讓AGV智能小車在生命周期內(nèi)無需更換電池，而鎳鎘蓄電池、鉛酸電池的充放電循環(huán)次數(shù)只有500－1200次。

　　阿聯(lián)酋則購買了格力鈦酸鋰電池用于電動巴士。阿聯(lián)酋首都阿布扎比是典型的沙漠氣候，年降雨量極少，平均氣溫在25℃以上，夏季的氣溫更是高達(dá)50℃。鈦酸鋰電池放在這種常年高溫的地區(qū)，安全隱患較小。

　　儲能，或是鈦酸鋰電池下一個出口

　　此次拿到金獎的鈦酸鋰電池專利，是否會讓格力鈦重新獲得翻身的機會？

　　據(jù)了解，從獲獎理由上看，該專利本質(zhì)上提升電池的安全性能，同時突破大倍率充放電與長循環(huán)壽命不可兼顧的技術(shù)瓶頸。

　　格力鈦公司介紹， 經(jīng)國家級權(quán)威檢測機構(gòu)檢測，應(yīng)用該專利技術(shù)制備的格力鈦酸鋰電池經(jīng)過尖針穿刺、電鉆沖孔、利鋸切割等破壞性測試，均未見冒煙、起火、燃燒、爆炸等現(xiàn)象。

　　針對傳統(tǒng)鋰離子電池存在大倍率充放電與長循環(huán)壽命不可兼顧的問題，該專利的高導(dǎo)電率鈦酸鋰復(fù)合材料，不僅可實現(xiàn)動力電池6分鐘充滿電，倍率循環(huán)壽命更是傳統(tǒng)鋰離子電池的6至8倍，在100％放電深度（DOD）下使用4C速率充放電的條件下，循環(huán)壽命超過1．6萬次。

　　“每一種體系的電池，都會有其最合適的應(yīng)用場景，關(guān)鍵看市場需求和企業(yè)定位。”國軒高科的某相關(guān)人士對澎湃新聞記者說。

　　在不少業(yè)內(nèi)人士看來，儲能或許會成為鈦酸鋰電池廠商們的新選擇。

　　日前，國家能源局綜合司發(fā)布的《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點要求（2022年版）中提到：中大型電化學(xué)儲能電站不得選用三元鋰電池、鈉硫電池，不宜選用梯次利用動力電池。

　　三元鋰電池、鈉硫電池被剔除中大型電化學(xué)儲能的可選方案，是因為二者雖然具有較高的能量密度，但是實用安全性較差。其中，三元材料由于結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性，容易發(fā)生熱失控；鈉硫電池則采用高溫的熔融硫、金屬鈉，一旦陶瓷隔膜破裂極易發(fā)生爆炸。

　　中國工程院院士陳清泉曾針對儲能安全事故問題表示，儲能產(chǎn)業(yè)始終要把電池的安全性放在第一位，經(jīng)過多年的實踐證明，格力鈦的鈦酸鋰電池是目前鋰電池領(lǐng)域安全性能最好的電池之一。

　　在這樣的情況下，格力鈦酸鋰電池或許能夠在儲能領(lǐng)域獲得突破口。據(jù)了解，按2021－2030年新增3％的風(fēng)電配套儲能計算，相比其它電化學(xué)儲能，應(yīng)用該金獎專利技術(shù)的格力鈦調(diào)頻儲能系統(tǒng)，可減少3％風(fēng)電功率浪費，提高清潔能源年均發(fā)電量約273．75GWh。

　　而放眼全球，格力鈦的鈦酸鋰電池也并不孤單。今年年初，日本東芝株式會社推出“20Ah-HP電芯”電池，作為東芝鈦酸鋰電池“SCiB?”系列的新產(chǎn)品。東芝表示，該款電池兼具“大功率充放電”和“大容量”兩種優(yōu)點，產(chǎn)品的開發(fā)量產(chǎn)拓展了SCiB?電池的應(yīng)用范圍，除車載設(shè)備外，還有望在制造/物流系統(tǒng)、港口/建筑、船舶、城市交通、固定設(shè)備等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。