我愿意拿出我所有的资产，投入到里面去……”钛酸锂电池真的有这么神，能让董明珠和王健林等商界大佬如此不淡定？
文/记者 杨京宁 图文编辑/孙燕燕
新媒体编辑/陈炫之
▲董明珠在会上发言
“我愿意拿出我所有的资产，投入到银隆里面去，因为我看到它是我们实现制造强国之梦的一条必经之路。”在2016年12月15日举办的中国制造高峰论坛上，面对一众媒体，董明珠高声说道。她口中银隆的主要业务是生产用于新能源车的钛酸锂电池。
董明珠还拉上王健林、刘强东等增资30亿入股“珠海银隆”。对于她是如何说服王健林、刘强东一起投资的，董明珠在接受央视财经记者专访时表示：给王健林打了一个电话就搞定了。“我说我认为新能源项目，中国和世界在一个起跑线上，不是弯道超车，最有价值。王总一听说，我支持你。要多少？我说十个亿。他说没问题。后来刘总、中集也参与进来，他们拿完剩下的就王总说我全包了，所以就变成五个亿。”
钛酸锂电池有何魔力？能让在商界叱咤风云的女神如此不淡定？
目前，大多数的动力电池都是汽车在用，它们可以部分代替汽油的功能，驱动车辆行驶。中国汽车安全与节能国家重点实验室高级工程师卢蓝光告诉北京科技报/“科学加”客户端，动力电池的分类标准有很多，如按形态分或按尺寸区分。而在日常生活中，人们习惯用电池的特点来称呼它，如这次引发关注的钛酸锂电池就是因为它使用了钛酸锂作为负极材料来制造电池。
▲动力电池结构示意图
▎稳定性强，不易起火
在此之前，动力电池的负极材料主要采用碳、石墨等物质，都有一定的可燃性。钛酸锂则不然，作为一种金属化合物，它比较稳定，不容易燃烧。“因此相比较而言，钛酸锂电池更安全。”卢蓝光说道。
同时，跟碳、石墨等相比，当钛酸锂作负极材料时，电池的负极电压要高1伏多，而这1伏恰恰就确保了电池的安全性。为什么这么说呢？因为动力电池的一个重要发展方向就是实现快速充电。而在快速充电时，电池的负极电压就需要比较低，但如果过低，锂电池就容易析出锂离子，这是种非常活泼的物质，不仅导电，还可以跟电解液发生反应，而反应就会释放热量、产生可燃气体，引发起火。而钛酸锂因为这高出来的1伏避免了负极电压降为0的情况，也就间接避免了锂离子的析出，从而保证了电池的安全性。
另外，钛酸锂还有个特点，就是电阻很大。我们在初中物理课上都学过，电阻可以改变电流，如果电阻变大，电流就变小了。“电池最怕的就是正极和负极间短路，因为短路就会产生很大的电流，而电流会带来大量的热。”卢蓝光说，“很多人都遇到过这种情况，电一短路就容易打火。所以钛酸锂可以阻止电池内部的电流过大，降低起火的危险。”
中国工程院院士、世界电动车协会主席陈清泉也对钛酸锂电池的安全性做出肯定。他说，“钛酸锂电池在使用中很稳定，不会形成SEI膜，说明它更加安全。”我们都知道金属铝很活泼，在空气中表面会形成一层膜，保护铝不再跟外界发生反应，SEI膜也是这个道理。由于石墨具有可燃性，为了能让它正常使用，厂家们往往会做一些处理，让它表面生成一层膜，也就是SEI膜，以确保它暂时不会跟电解液发生反应。所以，钛酸锂没有SEI膜本身就说明它自身已经足够稳定。不需要被保护。
“而且，当电池温度超过80、90℃，SEI膜会被破坏。”卢蓝光补充道，“这将加剧负极材料跟电解液的反应，产生可燃气体。这也是很多锂电池即使有‘保护’也会燃烧的原因。”
▎充电快，节省时间
在电动汽车的发展过程中，充电时间太长一直是个难题。想想看，假如这是一个天气晴朗的周末，你正打算跟家人出游，却突然发现车没电了，而等待汽车充电的这段时间居然长达4-8个小时！出去玩的好心情是不是全毁了？
动力电池的充电过程其实就是锂离子嵌入负极材料的过程。卢蓝光打了个比方：“负极材料就像一间屋子，锂离子相当于一个又一个人，他们陆续进入这个房间的过程就叫嵌入，等房间站满了，也就是电充好了。”他介绍，由于独特的晶体结构，钛酸锂的锂离子扩散系数比石墨等材料要高，也就是说，钛酸锂的这件“房子”拥有更多的“窗户”和“门”，“门窗多了，进入房间的速度自然就更快了，从而实现钛酸锂电池快速充电。
▲动力电池充放电过程示意图
▎零应变材料，循环寿命长
“铅酸电池的平均寿命不超过2年，磷酸电池的平均寿命不超过3年，也就是说，如果一辆车可以开30年，那么就要更换10-15次电池。”银隆集团董事长魏银仓表示， 银隆生产的钛酸锂电池寿命是30年，与汽车的使用寿命相当。
对此，银隆电池研究院副院长李海军在接受北京科技报/“科学加”客户端采访时补充说道，“石墨类的负极材料在一定的力作用下可能发生滑动，破坏原有的结构（这也是石墨可以用作润滑剂的原因），所以反复充放电容易导致石墨结构坍塌，并最终影响电池的循环寿命。”
▲石墨和钛酸锂的结构对比
卢蓝光认为，跟石墨、碳等相比，钛酸锂材料的确使用寿命更长。“动力电池过度充电会引起形变，就像气球吹起来会膨胀，石墨充满电再放空会有10%的体积变化，而这将影响电池的使用寿命。”据他介绍，面对过度充电，钛酸锂电池要更稳定。“我们曾经检测过日本东芝公司的钛酸锂电池”卢蓝光说：“在过度充电后，这种电池只会发生1%左右的变化，所以它也被称作零应变材料。”
“但是，”卢蓝光话锋一转，“动力电池的使用寿命不仅取决于负极材料。”在他看来，影响动力电池循环寿命的还有正极材料和内部的电解液。“我们可以把电池的正极看成一个水桶，负极也看成一个水桶，充电的时候锂离子从正极往负极跑，也就是水从一个桶往另一个桶流。
重要的是，这两个水桶要匹配。如果一个水桶小了容不下那么多水，另外一个水桶再大也没用，换句话说，电池的电量要在正负两极找一个平衡。”因此，他总结说，尽管从负极的角度看，钛酸锂电池的寿命可能比较长，但是正极材料跟其他电池相比变化并不大。“我们曾经检测过钛酸锂的循环寿命，差不多是充放电1万次左右。”卢蓝光说。
▲钛酸锂晶体结构
▎两大问题亟待解决
2010年，银隆收购了美国奥钛纳米科技有限公司，从而掌握了更为先进的钛锂材料生产技术，并推出钛酸锂电池这一核心产品。但是，各种质疑声也随之而来，其中最主要的就是钛酸锂电池能量密度偏低，续航能力弱。
动力电池的能量密度是指一定体积的电池能充多少电并存在里边。能量密度越高，说明电池的续航能力越强，也就是支持汽车行驶的时间越长。
一般情况下，动力电池的能量密度取决于电池的压差。也就是正极材料的电压数减去负极材料的电压数。由于钛酸锂用作负极时电压较高，所以当正极材料不变，压差跟其他电池相比就更小。据《电池中国》总编辑张雨介绍，经测试，钛酸锂的能量密度为160-170mAh/g，只有石墨负极材料电池的一半。
（图片来自网络）
同时，目前三元-钛酸锂电池的成本大约是三元-石墨电池的2-3倍，也就是说，如果没有国家补贴，使用钛酸锂电池的新能源车在价格上将处于劣势，因此，如何降低成本，吸引消费者，将是钛酸锂电池行业亟待解决的问题。
目前，银隆公司在引进的美国奥钛第二代钛酸锂技术基础上，通过材料体系、工艺等方面的优化，推出了第四代高能量密度钛酸锂电池。与前一代相比，这款产品成本下降了40%，能量密度提高了60%。不过由于尚未投入市场，高能量密度的钛酸锂电池性能是否真正由于之前的产品还是未知数，我们也难以断定它是否存在其他的问题。
看来，商界女神想要创造一个新的奇迹，还需要走很长一段路。
新能源必将火起来。
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我愿意拿出我所有的资产，投入到里面去……”钛酸锂电池真的有这么神，能让董明珠和王健林等商界大佬如此不淡定？
文/记者 杨京宁 图文编辑/孙燕燕
新媒体编辑/陈炫之
▲董明珠在会上发言
“我愿意拿出我所有的资产，投入到银隆里面去，因为我看到它是我们实现制造强国之梦的一条必经之路。”在2016年12月15日举办的中国制造高峰论坛上，面对一众媒体，董明珠高声说道。她口中银隆的主要业务是生产用于新能源车的钛酸锂电池。
董明珠还拉上王健林、刘强东等增资30亿入股“珠海银隆”。对于她是如何说服王健林、刘强东一起投资的，董明珠在接受央视财经记者专访时表示：给王健林打了一个电话就搞定了。“我说我认为新能源项目，中国和世界在一个起跑线上，不是弯道超车，最有价值。王总一听说，我支持你。要多少？我说十个亿。他说没问题。后来刘总、中集也参与进来，他们拿完剩下的就王总说我全包了，所以就变成五个亿。”
钛酸锂电池有何魔力？能让在商界叱咤风云的女神如此不淡定？
目前，大多数的动力电池都是汽车在用，它们可以部分代替汽油的功能，驱动车辆行驶。中国汽车安全与节能国家重点实验室高级工程师卢蓝光告诉北京科技报/“科学加”客户端，动力电池的分类标准有很多，如按形态分或按尺寸区分。而在日常生活中，人们习惯用电池的特点来称呼它，如这次引发关注的钛酸锂电池就是因为它使用了钛酸锂作为负极材料来制造电池。
▲动力电池结构示意图
▎稳定性强，不易起火
在此之前，动力电池的负极材料主要采用碳、石墨等物质，都有一定的可燃性。钛酸锂则不然，作为一种金属化合物，它比较稳定，不容易燃烧。“因此相比较而言，钛酸锂电池更安全。”卢蓝光说道。
同时，跟碳、石墨等相比，当钛酸锂作负极材料时，电池的负极电压要高1伏多，而这1伏恰恰就确保了电池的安全性。为什么这么说呢？因为动力电池的一个重要发展方向就是实现快速充电。而在快速充电时，电池的负极电压就需要比较低，但如果过低，锂电池就容易析出锂离子，这是种非常活泼的物质，不仅导电，还可以跟电解液发生反应，而反应就会释放热量、产生可燃气体，引发起火。而钛酸锂因为这高出来的1伏避免了负极电压降为0的情况，也就间接避免了锂离子的析出，从而保证了电池的安全性。
另外，钛酸锂还有个特点，就是电阻很大。我们在初中物理课上都学过，电阻可以改变电流，如果电阻变大，电流就变小了。“电池最怕的就是正极和负极间短路，因为短路就会产生很大的电流，而电流会带来大量的热。”卢蓝光说，“很多人都遇到过这种情况，电一短路就容易打火。所以钛酸锂可以阻止电池内部的电流过大，降低起火的危险。”
中国工程院院士、世界电动车协会主席陈清泉也对钛酸锂电池的安全性做出肯定。他说，“钛酸锂电池在使用中很稳定，不会形成SEI膜，说明它更加安全。”我们都知道金属铝很活泼，在空气中表面会形成一层膜，保护铝不再跟外界发生反应，SEI膜也是这个道理。由于石墨具有可燃性，为了能让它正常使用，厂家们往往会做一些处理，让它表面生成一层膜，也就是SEI膜，以确保它暂时不会跟电解液发生反应。所以，钛酸锂没有SEI膜本身就说明它自身已经足够稳定。不需要被保护。
“而且，当电池温度超过80、90℃，SEI膜会被破坏。”卢蓝光补充道，“这将加剧负极材料跟电解液的反应，产生可燃气体。这也是很多锂电池即使有‘保护’也会燃烧的原因。”
▎充电快，节省时间
在电动汽车的发展过程中，充电时间太长一直是个难题。想想看，假如这是一个天气晴朗的周末，你正打算跟家人出游，却突然发现车没电了，而等待汽车充电的这段时间居然长达4-8个小时！出去玩的好心情是不是全毁了？
动力电池的充电过程其实就是锂离子嵌入负极材料的过程。卢蓝光打了个比方：“负极材料就像一间屋子，锂离子相当于一个又一个人，他们陆续进入这个房间的过程就叫嵌入，等房间站满了，也就是电充好了。”他介绍，由于独特的晶体结构，钛酸锂的锂离子扩散系数比石墨等材料要高，也就是说，钛酸锂的这件“房子”拥有更多的“窗户”和“门”，“门窗多了，进入房间的速度自然就更快了，从而实现钛酸锂电池快速充电。
▲动力电池充放电过程示意图
▎零应变材料，循环寿命长
“铅酸电池的平均寿命不超过2年，磷酸电池的平均寿命不超过3年，也就是说，如果一辆车可以开30年，那么就要更换10-15次电池。”银隆集团董事长魏银仓表示， 银隆生产的钛酸锂电池寿命是30年，与汽车的使用寿命相当。
对此，银隆电池研究院副院长李海军在接受北京科技报/“科学加”客户端采访时补充说道，“石墨类的负极材料在一定的力作用下可能发生滑动，破坏原有的结构（这也是石墨可以用作润滑剂的原因），所以反复充放电容易导致石墨结构坍塌，并最终影响电池的循环寿命。”
▲石墨和钛酸锂的结构对比
卢蓝光认为，跟石墨、碳等相比，钛酸锂材料的确使用寿命更长。“动力电池过度充电会引起形变，就像气球吹起来会膨胀，石墨充满电再放空会有10%的体积变化，而这将影响电池的使用寿命。”据他介绍，面对过度充电，钛酸锂电池要更稳定。“我们曾经检测过日本东芝公司的钛酸锂电池”卢蓝光说：“在过度充电后，这种电池只会发生1%左右的变化，所以它也被称作零应变材料。”
“但是，”卢蓝光话锋一转，“动力电池的使用寿命不仅取决于负极材料。”在他看来，影响动力电池循环寿命的还有正极材料和内部的电解液。“我们可以把电池的正极看成一个水桶，负极也看成一个水桶，充电的时候锂离子从正极往负极跑，也就是水从一个桶往另一个桶流。
重要的是，这两个水桶要匹配。如果一个水桶小了容不下那么多水，另外一个水桶再大也没用，换句话说，电池的电量要在正负两极找一个平衡。”因此，他总结说，尽管从负极的角度看，钛酸锂电池的寿命可能比较长，但是正极材料跟其他电池相比变化并不大。“我们曾经检测过钛酸锂的循环寿命，差不多是充放电1万次左右。”卢蓝光说。
▲钛酸锂晶体结构
▎两大问题亟待解决
2010年，银隆收购了美国奥钛纳米科技有限公司，从而掌握了更为先进的钛锂材料生产技术，并推出钛酸锂电池这一核心产品。但是，各种质疑声也随之而来，其中最主要的就是钛酸锂电池能量密度偏低，续航能力弱。
动力电池的能量密度是指一定体积的电池能充多少电并存在里边。能量密度越高，说明电池的续航能力越强，也就是支持汽车行驶的时间越长。
一般情况下，动力电池的能量密度取决于电池的压差。也就是正极材料的电压数减去负极材料的电压数。由于钛酸锂用作负极时电压较高，所以当正极材料不变，压差跟其他电池相比就更小。据《电池中国》总编辑张雨介绍，经测试，钛酸锂的能量密度为160-170mAh/g，只有石墨负极材料电池的一半。
（图片来自网络）
同时，目前三元-钛酸锂电池的成本大约是三元-石墨电池的2-3倍，也就是说，如果没有国家补贴，使用钛酸锂电池的新能源车在价格上将处于劣势，因此，如何降低成本，吸引消费者，将是钛酸锂电池行业亟待解决的问题。
目前，银隆公司在引进的美国奥钛第二代钛酸锂技术基础上，通过材料体系、工艺等方面的优化，推出了第四代高能量密度钛酸锂电池。与前一代相比，这款产品成本下降了40%，能量密度提高了60%。不过由于尚未投入市场，高能量密度的钛酸锂电池性能是否真正由于之前的产品还是未知数，我们也难以断定它是否存在其他的问题。
看来，商界女神想要创造一个新的奇迹，还需要走很长一段路。