普通的鈦酸鋰（LTO）負極材料在電池中與電解液之間容易發(fā)生相互作用，在充放循環(huán)反應(yīng)過程中會產(chǎn)生氣體析出，因此普通的鈦酸鋰電池容易發(fā)生脹氣，導(dǎo)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(huán)壽命，這也是制約鈦酸鋰電池大規(guī)模應(yīng)用的一個重要原因。
中科院過程工程研究所趙偉團隊研發(fā)的新一代鈦酸鋰負極材料，相對其他類型的鈦酸鋰負極材料鋰離子動力電池：
1、能量密度會高約200%。
2、解決了普通鈦酸鋰電池的脹氣問題。
3、相對其他類型的鈦酸鋰電池成本大幅下降，僅為普通鈦酸鋰鋰離子動力電池成本的20%。
4、隨著充放電次數(shù)的增加，電池一致性表現(xiàn)穩(wěn)定。
中科院過程工程研究所研發(fā)的新一代鈦酸鋰負極材料在鋰離子電池制造加工中，滿足了七種條件：
1、化學(xué)電位較低。
2、循環(huán)比容量高。
3、庫倫效率高。
4、電子電導(dǎo)率和離子電導(dǎo)率好。
5、材料具有較強穩(wěn)定性。
6、材料提取方便。
7、安全綠色無污染。
石墨負極材料是現(xiàn)下加工制造鋰離子電池的最廣泛負極材料選擇。在石墨負極材料的鋰離子電池成本中，負極材料約占5%-15%。
中科院過程工程研究所研發(fā)的新一代鈦酸鋰負極材料制造的電池組，成本較之石墨負極材料制作的電池組高約50%。采用了中科院鈦酸鋰負極材料的“高安全動力電池”走的是高安全、高品質(zhì)路線，在滿足國家對電動車續(xù)航里程300公里以上基礎(chǔ)上，重點突出“高安全、長壽命、高低溫適應(yīng)性強、快速充放電”的品質(zhì)！同時還突破性滿足了電芯能量密度超過330wh/kg，和電池組能量密度超過200wh/kg的優(yōu)異表現(xiàn)！產(chǎn)品力特色非常突出！
采用中科院過程工程研究所研發(fā)的新一代鈦酸鋰負極材料制造的“高安全動力電池”盡管初始成本較高，但是折算到產(chǎn)品生命周期的“里程成本”非常低廉！里程成本僅相當于普通鋰電池的六分之一。成本提高的部分核算到整車，對整車價格影響約為20000元～35000元。但是安全系數(shù)卻得到了大幅度提高！
現(xiàn)階段“高安全動力電池”細分目標市場不在廉價車市場，產(chǎn)品目標市場初始定位是保時捷、賓利、勞斯萊斯等高端汽車電動化市場。
中科院過程工程研究所研制成功的新一代鈦酸鋰負極材料，用于制造“高安全動力電池”，其電芯能量密度理論值可達到420wh/kg，組成電池組的能量密度將超過252wh/kg，由于本身安全性非常高，無需像普通三元鋰電池一樣大量使用防護隔離組件，新一代鈦酸鋰負極材料組成電池包的附加組件將少得多，從而讓電池包的體積利用率將上升15-20%，體積利用率的提升又將使電池包能量密度再度提升 10-15%。而組成電池包附件的減少，將使電池包成本下降14%，抵消了一部分鈦酸鋰負極材料替代石墨負極材料的價格劣勢?？傮w來說采用中科院研發(fā)的新一代鈦酸鋰負極材料制造的電池包，能量密度非常高！較之以往石墨負極材料的三元鋰電池包能量密度毫不遜色，而安全性卻得到了質(zhì)的飛躍！
雖然鈦酸鋰負極材料“高安全動力電池”初始成本上升，但觀察以其整車壽命來衡量的“里程成本”，鈦酸鋰負極材料“高安全動力電池”“里程成本”僅為普通石墨負極材料動力電池“里程成本”的六分之一。
目前市場上的幾種主流鋰電池價格：
磷酸鐵鋰離子電池系統(tǒng)平均報價已降至1元/Wh以下，電芯價格在0.6-0.7元/Wh左右；
三元電池系統(tǒng)平均報價在1.1-1.3元/Wh左右，電芯價格在0.9-1.05元/Wh左右。
銀隆鈦酸鋰電池度電成本為3.9元/wh；
中科院過程工程研究所研發(fā)的新一代鈦酸鋰負極材料，若替代傳統(tǒng)石墨負極材料，用于制造新一代鈦酸鋰負極的三元鋰電池組，電芯成本理論值是1.5元/wh，三元鋰正極+鈦酸鋰負極材料制造的電池組系統(tǒng)價格約在1.7-1.8元/wh。
中科院過程工程研究所研發(fā)鈦酸鋰負極材料制造的鋰電池理論電量可達175ah，電壓2.4v，電芯能量密度理論達到420wh/kg，組成電池組理論能量密度超過252wh/kg。
而特斯拉Model 3標準續(xù)航版更換前后的能量密度從145Wh/kg降至125Wh/kg，把三元電芯換成了磷酸鐵鋰，整車自重由1614kg增加到了1745kg，電池總?cè)萘繌?2kWh來到了55kWh，最終續(xù)航里程達到了530公里～688公里。
而新一代鈦酸鋰負極材料制造的“高安全動力電池”，能量密度較之增加了一倍！以此推算，在相同電池組重量的情況下，采用了新一代鈦酸鋰負極材料制造的“高安全動力電池”的特斯拉Model 3標準續(xù)航版，其理論續(xù)航里程可達1060公里～1370公里！盡管這還是個理論推算。但已經(jīng)足以令人期待了！
目前，特斯拉的三元鋰電池電芯能量密度達到300wh/kg，而系統(tǒng)能量密度只能達到150wh/kg，是因為對采用石墨負極材料的三元鋰電池來說，能量密度和安全性是兩個相悖的特性，要提高能量密度，就只能犧牲安全性，要保證安全性就只能用更復(fù)雜的電池管理系統(tǒng)，所以三元鋰電芯雖然能量密度大，但組成電池包的能量密度會因其復(fù)雜的附加組件而降低不少。
比亞迪汽車的磷酸鐵鋰刀片電池則是從電池組附件方面做減法，讓電芯“換個站姿”，增加了電芯的空間占比，以結(jié)構(gòu)調(diào)整的方式提高了電池組的能量密度；
廣汽的三元鋰彈匣電池，是從電池組方面做加法，增加了組結(jié)構(gòu)重量，降低了電池組的能量密度。
結(jié)果，一增一減，兩者能量密度不相上下了，比亞迪改變了電池的電芯擺放姿態(tài)，廣汽升級了電池管控系統(tǒng)和強化存儲隔離。但本質(zhì)上還是采用原有的材料，材料物理特性沒有變化，是治標不治本。
中科院過程工程研究所是從材料物理特性方面著手研發(fā)，顛覆性創(chuàng)新材料工藝技術(shù)，采用了全新工藝，全新技術(shù)，研發(fā)出新一代材料，技術(shù)升級迭代后得到的新一代鈦酸鋰負極材料制造的電芯能量密度大幅提升！再加之安全性和寬溫適應(yīng)性的大幅領(lǐng)先！將來的產(chǎn)品市場競爭力不言而喻！
目前階段“高安全動力電池”電池組的價格會比普通電池組高50%，適合奔馳、寶馬、保時捷、賓利、勞斯萊斯等講究安全品質(zhì)的高端品牌形象！現(xiàn)階段“高安全動力電池”滿足的不是“零到一”的家庭唯一用車的電動車用電池需求，而是要滿足“九十到一百”的品質(zhì)生活需求者。目前市場上還沒有同等定位的“高安全動力電池”產(chǎn)品！
雖然目前各大電池廠商都在對現(xiàn)有碳基負極材料進行升級研發(fā)，碳基負極材料也表現(xiàn)出了很強的成本優(yōu)勢，但是安全畢竟是一道繞不過去的坎！以碳做負極的鋰電池在應(yīng)用上存在的弊端很明顯：
1、過充電時易析出鋰枝晶，造成電池短路，影響鋰電池的安全性能;
2、易形成SEI膜而導(dǎo)致首次充放電效率較低，不可逆容量較大;
3、即碳材料的平臺電壓較低(接近于金屬鋰)，并且容易引起電解液的分解,從而帶來安全隱患。
4、在鋰離子嵌入、脫出過程中體積變化較大，循環(huán)穩(wěn)定性差。
與石墨負極材料相比，中科院研發(fā)的新一代鈦酸鋰負極材料具有明顯的優(yōu)勢：
1、它為零應(yīng)變材料，循環(huán)性能好;
2、放電電壓平穩(wěn)，而且電解液不致發(fā)生分解，提高鋰電池安全性能;
3、與碳負極材料相比，鈦酸鋰具有高的鋰離子擴散系數(shù)(為2 *10-8cm2/s)，可高倍率充放電等。
4、鈦酸鋰的電勢比純金屬鋰的高，不易產(chǎn)生鋰枝晶，為保障鋰電池的安全提供了基礎(chǔ)。
中科院過程工程研究所新一代鈦酸鋰負極材料生產(chǎn)的“高安全動力電池”成本將得到很大程度降低，性價比提升非常突出！完全可以開展市場化普及。目前該類“高安全動力電池”的市場定位是中高端市場。 “高安全動力電池”重點方向是保時捷、賓利、勞斯萊斯等對高安全性有追求的高端汽車。
“高安全動力電池”與特斯拉、蔚來這樣的中端電動車也可以結(jié)合的稍快一點；
尤其要重視的是“換電模式”！采用換電模式的車型，更適合使用鈦酸鋰負極材料制造的“高安全動力電池”！其安全、快充放、循環(huán)長壽命特性是保證換電模式可行性的關(guān)鍵技術(shù)。
鑒于消費能力和認知水平的原因， “高安全動力電池”與低端市場消費人群關(guān)注點還有待契合。
鈦酸鋰作為負極使用，容量僅為160-175mAh/g（毫安時/克），而主流的傳統(tǒng)石墨材料容量則在310-370mAh/g。但是中科院過程工程研究所研發(fā)的顛覆性創(chuàng)新技術(shù)———“分子遷移架構(gòu)定位工藝”對鈦、鋰進行分子遷移預(yù)定位，通過催化培燒定向工藝技術(shù)，使插鋰過程對應(yīng)到位，Li4Ti5O12,在常規(guī)插鋰條件下只有3個Ti從+4變到+3，對應(yīng)的理論比容量是175mAh/g，如果能讓5個Ti全部發(fā)生這樣的變化，則其理論比容量即會是：175*（5/3）=291.7mAh/g左右。這樣制造出來的亞米級鈦酸鋰材料具備良好均一性，和超高的比容量，同時還能保證使用過程中的安全性及可靠性；
創(chuàng)新技術(shù)帶來的巨大變化就是：采用中科院新一代鈦酸鋰負極材料制造的鋰電池，容量就直接就可以達到175mah/g的理論值。而采用傳統(tǒng)石墨負極材料的鋰電池，卻由于物理特性原因無法達到理論值，而且石墨負極材料的安全隱患卻隨著容量增加而大幅度增加！
目前階段中科院過程工程研究所趙偉團隊研發(fā)的新一代鈦酸鋰負極材料制造的電池包能量密度實驗數(shù)值可以輕松達到348wh/kg，理論上完全可以勝任1200公里的續(xù)航里程。并且符合十四五規(guī)劃對“高安全動力電池”的高品質(zhì)要求，而十四五規(guī)劃同時把充電樁建設(shè)列入了基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)范圍之內(nèi)，屆時隨處可見的充電樁是不會再讓人產(chǎn)生任何里程焦慮的。
中科院過程工程研究所研發(fā)團隊還在持續(xù)研發(fā)二代產(chǎn)品和三代產(chǎn)品，二代產(chǎn)品著重在體積減小方面進行研發(fā)。三代產(chǎn)品著重在容量增加方面進行研發(fā)。隨著材料研究的不斷發(fā)展進步，在安全性能得到持續(xù)保障的同時，三代產(chǎn)品未來有望突破1200公里的續(xù)航里程。
新能源汽車未來的競爭，不再是如今的“0與1”，而是更深層次的“優(yōu)與劣”，決定成敗的不再是表面紅火，而是厚積薄發(fā)的“高安全動力電池”的產(chǎn)品競爭力。
中科院過程工程研究所研發(fā)的鋰離子電池負極材料-鈦酸鋰，可與錳酸鋰、三元材料或磷酸鐵鋰等正極材料組成2.4V或1.9V的鋰離子二次電池。由于鈦酸鋰的高安全性、高穩(wěn)定性、長壽命和綠色環(huán)保的特點，可以預(yù)見在十四五規(guī)劃要求研發(fā)“高安全動力電池”的戰(zhàn)略目標指引下，隨著中科院趙偉博士團隊的持續(xù)研發(fā)，新一代鈦酸鋰負極材料一定會成就“高安全動力電池”！并作為重要負極材料而被廣泛應(yīng)用在要求高安全性、高穩(wěn)定性、寬溫適應(yīng)性強和長周期的品質(zhì)生活應(yīng)用領(lǐng)域。
趙偉博士研究團隊介紹：
本團隊依托中國科學(xué)院過程工程研究所濕法冶金國家工程實驗室，在張懿 院士、齊濤研究員領(lǐng)導(dǎo)下，長期從事環(huán)境友好材料、資源與能源綠色化學(xué)化 工等方面的基礎(chǔ)與應(yīng)用研究。在開拓綠色化學(xué)-能源材料新過程以及資源高效利用等方面，承擔(dān)過多項國家重大項目，取得多項國家和院部級成果。形成了一支基礎(chǔ)材料、模擬量化、物理化學(xué)、工程設(shè)計等各專業(yè)人才薈萃的研發(fā)隊伍。
（一）技術(shù)帶頭人
趙偉 復(fù)旦大學(xué)物理化學(xué)專業(yè)博士、法國巴黎六大(居里大學(xué))博士后、香港 中文大學(xué)高級訪問學(xué)者，中國科學(xué)院過程工程研究所研究員，國家科技支撐項目(廢舊動力電池及其過程廢料資源化技術(shù)及示范)、火箭軍十三五項目(軍用電池失效模型及性能預(yù)測)課題負責(zé)人?，F(xiàn)任中國再生資源產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn) 略聯(lián)盟專家委員會和北京能源與環(huán)境學(xué)會京津冀專家委員會委員。長期從事功 能材料及新能源材料的應(yīng)用研究。開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的機械化學(xué)法柔性 制備鈦酸鋰電池新一代核心技術(shù)，達到了國際先進水平，有力促進了國內(nèi)鋰電 池行業(yè)原始創(chuàng)新能力的跨越式發(fā)展。
（二）技術(shù)團隊
現(xiàn)有副研究員三人，在讀博士生2，碩士生3人。其中王偉菁副研， 中科院過程所化學(xué)工藝博士，多年從事高價值鈦產(chǎn)品開發(fā);
劉亞輝副研，北京 化工大學(xué)物理化學(xué)專業(yè)碩士，多年從事材料合成分子設(shè)計及模擬計算；
肖清貴 副研，北京化工大學(xué)化學(xué)工程專業(yè)博士，長期從事生產(chǎn)線工程設(shè)計及優(yōu)化。
（三）科研成果轉(zhuǎn)化團隊
現(xiàn)有碩士研究生一人，
技術(shù)開發(fā)總監(jiān) 周罡 新疆大學(xué)政治經(jīng)濟學(xué)碩士研究生畢業(yè)，高級經(jīng)濟師，注冊金融分析師C（R）FA，注冊納稅籌劃師，有二十年金融從業(yè)管理經(jīng)歷，十三年材料化工行業(yè)工作管理和研究發(fā)展經(jīng)驗。負責(zé)科技成果轉(zhuǎn)化、技術(shù)研發(fā)方向、國家項目課題申請、對外交流與合作等方面工作。
趙偉博士研究團隊持續(xù)研發(fā)方向。
為使?jié)穹ㄒ苯鹎鍧嵣a(chǎn)技術(shù)路線具有長久市場競爭力，趙偉、周罡研發(fā)團隊未雨綢繆，提前開展下一代新材料清潔生產(chǎn)技術(shù)的預(yù)研:
（1）持續(xù)研發(fā)二代、三代產(chǎn)品，圍繞鈦酸鋰電池本征能量密度較低的硬傷，從分子模擬方面入手，提出提高其理論容量、降低其電壓平臺的思路，從兩個方向同時對進。
（ 2）充分利用其功率密度高的優(yōu)勢，開展其在儲能領(lǐng)域的應(yīng)用研究，主攻方形電池的模組設(shè)計及電路優(yōu)化，提高能量轉(zhuǎn)化效率。用于電力行業(yè)的削峰填谷及分散式發(fā)電設(shè)備的調(diào)諧并網(wǎng)。
（3）對正極材料與負極材料同步研發(fā)，將持續(xù)研發(fā)超高電壓的正極材料。
除傳統(tǒng)乘用汽車、商用車、客車的不斷轉(zhuǎn)型，軌道交通、船舶、飛機等領(lǐng)域也逐漸加入新能源行業(yè)大軍，未來將是新型電池技術(shù)及材料技術(shù)百花爭鳴的時代。鈦酸鋰電池憑借著在快充、安全性和壽命上的無可比擬的優(yōu)勢，通過差異化的競爭，能夠在對充電速度和頻次要求高的儲能領(lǐng)域贏得一席之地，隨著充電樁建設(shè)列入十四五規(guī)劃，一味追求大容量電池組的“亡命”做法將得到糾偏！鈦酸鋰電池的安全性將重站上風(fēng)！趙偉博士團隊也將持續(xù)深入鈦酸鋰負極材料的升級研發(fā)，及更高更優(yōu)正極材料生產(chǎn)技術(shù)研發(fā)，不斷創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)發(fā)掘新材料、新技術(shù)、新工藝，為祖國和人民帶來更多科研成果，造福社會！服務(wù)人民！
結(jié)束語：
不得不承認的是：鈦酸鋰負極材料制造的動力電池，雖然安全性非常高，但其成本劣勢也是明顯的，必須選擇低利潤發(fā)展，需要做長鏈條，規(guī)?；l(fā)展，必須重構(gòu)行業(yè)標準，跨界創(chuàng)新，打破現(xiàn)有行業(yè)以續(xù)航里程為標準的格局，重構(gòu)以安全、寬溫適應(yīng)性為標準的格局！不然，只會越做越難，越做越小，順其自然地被時代淘汰！
但是，只要商業(yè)邏輯正確，低利潤產(chǎn)品一樣可以產(chǎn)生高價值！只要做到下面幾點：
1. 低利潤的產(chǎn)品，一定要穩(wěn)健經(jīng)營，持續(xù)盈利，核心在于提高效率、降低成本。
2. 低利潤產(chǎn)品生存，必須抓好進銷存管理，關(guān)鍵是要抓住現(xiàn)金流，沒有現(xiàn)金流的低利潤行業(yè)，必定將被淘汰出局。
3. 低利潤產(chǎn)品必須要實現(xiàn)規(guī)?；P(guān)鍵在于組織創(chuàng)新與技術(shù)創(chuàng)新，組織創(chuàng)新的出路在于人人都是老板，企業(yè)成為平臺，技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)鍵在于數(shù)字化、智能化及平臺化。
4. 行業(yè)利潤率走低是長期趨勢，在低利潤市場中尋找新的機會，核心點就是“逆向盈利”。即，從吃差價轉(zhuǎn)化為賺服務(wù)，從賣產(chǎn)品到租產(chǎn)品，從搶增量變?yōu)閮?yōu)存量，從聚焦單一行業(yè)活在當下，變?yōu)榭缃缧庐a(chǎn)業(yè)贏得未來。
5. 企業(yè)長期競爭力，一定要走向微笑曲線兩端，即做品牌打造，做研發(fā)創(chuàng)新，而不是單純做產(chǎn)品、做服務(wù)。
總之，沒有絕對低利潤的產(chǎn)品，只有低利潤的思維。必須改變思維，打破常規(guī)，逆向盈利。極致地降低成本！極致地服務(wù)！極致地產(chǎn)品交付！極致地客戶體驗價值！必然可以找到不一樣的盈利邏輯！從而獲得利潤突破！并且，隨著人們對安全需求的日益提高！把安全放在首位的鈦酸鋰負極材料高安全動力電池、高安全儲能電池一定會大行其道！尤其是剛剛發(fā)生的北京儲能電站發(fā)生爆炸事故，導(dǎo)致兩名消防員犧牲的慘烈事件！又一次提醒我們“安全無小事”絕不能為了商業(yè)利益而犧牲生命！絕不能為了蠅頭小利犧牲安全！絕不能為了“便宜”罔顧安全！便宜的東西可以讓你得到暫時的滿足，但金錢買不來生命！廉價的背后是對生命的傷害！廉價的產(chǎn)品保護不了無辜的生命！為了生命財產(chǎn)安全付出相應(yīng)的成本是國家責(zé)任！更是企業(yè)發(fā)展的生命底線！從北京儲能電池爆炸，兩名消防員犧牲的悲痛事件中，更應(yīng)該認識到：僅僅進行附加熱管理系統(tǒng)不能改變材料本身帶來的熱失控風(fēng)險！治標不治本！只有從材料的物理特性著手研發(fā)，才是徹底解決鋰電池安全隱患的根本途徑。