据全球电池网了解,重庆2011年4月开始分别在重庆市689路与687路运营纯电动公交车,这批电动公交车采用的是钛酸锂LpTO电池可实现十分钟快速充电,到目前为止已正常运营两年时间,整体表现优异。
这批电动公交车实现快速充电的核心技术在于使用钛酸锂LpTO电池,这种电池区别于现有磷酸铁锂电池与锰酸锂电池,钛酸锂LpTO电池最大的优势在于其超长的循环寿命、优异的倍率充放电特性、更宽的工作温度范围以及更佳的安全性能。
在重庆运营的纯电动公交客车充分利用了钛酸锂LpTO电池的这些特性,车辆上装配满足单趟里程所需的电池组,利用在枢纽起始站等待休息的时间快速充电,在10分钟以内将电池充满,即可投入下一轮的运营中。
图2统计了电池组单次充电所需要的时间。充电时间范围在5-13分钟之间,而绝大部分时候充电时间在10分钟以内。单次充电所充入的电量在20-50 kWh之间,经统计平均充入电量为31.9 kWh。从2011年4月到2013年2月,总计为2,946次,保证了每天的日常运营。
图2
从图3可以看到,从2011年4月至今,电池组的充放循环次数达到近3,000次,其容量保持约在初始容量的97%,电池组的整体寿命预计将达到15,000次(容量下降到初始容量的80%),基本上可以满足电池组与车辆同寿命周期的预期。
图3
实际的运营数据统计来看,即便在这样较大倍率放电的情况下,钛酸锂LpTO电池组容量的衰减为3%左右,而权威的第三方检测机构针对电池组内单个电池模块的检测数据也表明,电池模块的容量衰减也保持在类似的水平,这也表明钛酸锂LpTO电池的超长使用寿命经受住了实际运营的检验,充分体现了其快充与长使用寿命的特点。
钛酸锂(LTO)材料在电池中作为负极材料使用,由于其自身特性的原因,材料与电解液之间容易发生相互作用并在充放循环反应过程中产生气体析出,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。测试数据表明,普通的钛酸锂电池在经过1,500-2,000次左右的循环就会发生胀气的现象,导致无法正常使用,这也是制约钛酸锂电池大规模应用的一个重要原因。
微宏针对钛酸锂材料的这一特性进行了深入的研究,并开发了LpTO材料,这一材料针对普通钛酸锂材料进行改性,在根本上解决了钛酸锂电池的胀气问题,大幅提高了量产的钛酸锂电池的使用寿命。
电池性能改进是单个材料的性能的提升以及各关键材料的有机整合的综合体现。针对快速充电与长使用寿命的要求,除负极材料以外,微宏针对锂离子电池的其他关键原材料(包括正极材料、隔膜、以及电解液)也进行了开发,同时结合特殊的工程化工艺经验,最终形成了“不胀气”的钛酸锂LpTO电池产品,并首先实现了在电动公交客车上的批量应用。
测试数据表明,在6C充电,6C放电,100%DOD的条件下,钛酸锂LpTO单体电池的循环寿命超过25,000次,剩余容量超过80%,同时电芯产生的胀气现象不明显,不影响其寿命;而重庆快速充电纯电动公交的实际应用情况也表明,在电池成组以后,电性能的表现也相当优异,可以保证纯电动公交客车的日常商业化运营。
