據全球電池網了解,重慶2011年4月開始分別在重慶市689路與687路運營純電動公交車,這批電動公交車采用的是鈦酸鋰LpTO電池可實現十分鐘快速充電,到目前為止已正常運營兩年時間,整體表現優異。
這批電動公交車實現快速充電的核心技術在于使用鈦酸鋰LpTO電池,這種電池區別于現有磷酸鐵鋰電池與錳酸鋰電池,鈦酸鋰LpTO電池最大的優勢在于其超長的循環壽命、優異的倍率充放電特性、更寬的工作溫度范圍以及更佳的安全性能。
在重慶運營的純電動公交客車充分利用了鈦酸鋰LpTO電池的這些特性,車輛上裝配滿足單趟里程所需的電池組,利用在樞紐起始站等待休息的時間快速充電,在10分鐘以內將電池充滿,即可投入下一輪的運營中。
圖2統計了電池組單次充電所需要的時間。充電時間范圍在5-13分鐘之間,而絕大部分時候充電時間在10分鐘以內。單次充電所充入的電量在20-50 kWh之間,經統計平均充入電量為31.9 kWh。從2011年4月到2013年2月,總計為2,946次,保證了每天的日常運營。
圖2
從圖3可以看到,從2011年4月至今,電池組的充放循環次數達到近3,000次,其容量保持約在初始容量的97%,電池組的整體壽命預計將達到15,000次(容量下降到初始容量的80%),基本上可以滿足電池組與車輛同壽命周期的預期。
圖3
實際的運營數據統計來看,即便在這樣較大倍率放電的情況下,鈦酸鋰LpTO電池組容量的衰減為3%左右,而權威的第三方檢測機構針對電池組內單個電池模塊的檢測數據也表明,電池模塊的容量衰減也保持在類似的水平,這也表明鈦酸鋰LpTO電池的超長使用壽命經受住了實際運營的檢驗,充分體現了其快充與長使用壽命的特點。
鈦酸鋰(LTO)材料在電池中作為負極材料使用,由于其自身特性的原因,材料與電解液之間容易發生相互作用并在充放循環反應過程中產生氣體析出,因此普通的鈦酸鋰電池容易發生脹氣,導致電芯鼓包,電性能也會大幅下降,極大地降低了鈦酸鋰電池的理論循環壽命。測試數據表明,普通的鈦酸鋰電池在經過1,500-2,000次左右的循環就會發生脹氣的現象,導致無法正常使用,這也是制約鈦酸鋰電池大規模應用的一個重要原因。
微宏針對鈦酸鋰材料的這一特性進行了深入的研究,并開發了LpTO材料,這一材料針對普通鈦酸鋰材料進行改性,在根本上解決了鈦酸鋰電池的脹氣問題,大幅提高了量產的鈦酸鋰電池的使用壽命。
電池性能改進是單個材料的性能的提升以及各關鍵材料的有機整合的綜合體現。針對快速充電與長使用壽命的要求,除負極材料以外,微宏針對鋰離子電池的其他關鍵原材料(包括正極材料、隔膜、以及電解液)也進行了開發,同時結合特殊的工程化工藝經驗,最終形成了“不脹氣”的鈦酸鋰LpTO電池產品,并首先實現了在電動公交客車上的批量應用。
測試數據表明,在6C充電,6C放電,100%DOD的條件下,鈦酸鋰LpTO單體電池的循環壽命超過25,000次,剩余容量超過80%,同時電芯產生的脹氣現象不明顯,不影響其壽命;而重慶快速充電純電動公交的實際應用情況也表明,在電池成組以后,電性能的表現也相當優異,可以保證純電動公交客車的日常商業化運營。
