先進電池材料 - 東芝（TOSHIBA）包拾全：東芝電池SCiB的高功率應用分析－鑽石舞台

2022CHPB-5現場照片十張（左右滑動查看更多精彩）

導讀

2022年11月23日-25日，由中國化學與物理電源行業協會、中國電子科技集團公司第十八研究所共同主辦，先進電池材料/北京中聯毅暉國際會展有限公司承辦的《第五屆先進高功率電池國際研討會The 5th International Conference on Advanced High Power Battery》（2022 CHPB-5）在蘇州順利召開。本屆大會得到了中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所的特別支持，並由無錫先導智能裝備股份有限公司冠名贊助及藍科途、安普瑞斯（南京）、山東精工電子、長虹三傑新能源等贊助單位的大力支持。參加本屆大會的嘉賓來自國內外汽車產業、無人機、3C電子、電動工具、鉛酸電池、超級電容、鎳氫電池、鋰離子電池及系統Pack、鋰電池四大主材等配套相關設備等領域；共有200家企業單位，400餘位嘉賓出席了此次國際研討會。

在2022CHPB-8，Session8「高功率電池體系及應用系統技術發展」分論壇主題上，來自東芝（中國）有限公司包拾全經理，做了「東芝電池SCiB的高功率應用分析」主題演講。

東芝（中國）有限公司包拾全經理

大家好，今天我代表東芝向大家匯報一下東芝SCiB™的技術特性和應用案例。

今天介紹的內容包括：什麼是SCiBTM電池？SCiBTM應用領域及案例分享，SCiBTM產品系列及開發方向，東芝的新技術路線。

什麼是SCiBTM？SCiBTM是東芝鈦酸鋰電池的註冊商標，SCiBTM是負極使用鈦酸鋰材料的超級鋰離子電池，在鋰離子電池負極採用鈦酸鋰材料獲得許多技術優勢。

這裡講的磷酸鐵鋰三元都是指電池的正極材料，鈦酸鋰電池指的是負極，在鋰電池負極上採用鈦酸鋰材料得到了6個與普通鋰電池不一樣的特點：安全、長壽命、低溫、快速充電、寬SOC。

鈦酸鋰電池優點從材料說起，我們做的電池都是化學產品，化學產品有它的化學特性，電池正極一般三元，磷酸鐵鋰，錳酸鋰有這些材料，這些材料化學電位是3.8-4.5V區間，常用的負極是碳和鋰金屬，鈦酸鋰，碳的點位是0.1-0.5V，鈦酸鋰電位是1.5-1.8V，正極材料和負極材料電位差就是我們得到這個電池的電壓，所以我們在電池負極上採用鈦酸鋰得到電池性能跟碳完全不一樣的特性。

剛才各位專家在分析技術的時候談到鋰枝晶，金屬鋰析出，電池充放電的時候，作為碳負極電池會有析鋰的現象，相對於碳，鈦酸鋰理論上不會到析出鋰，因為碳的電位是0.1-0.5V，在析出鋰的情況下還是接近0V的金屬鋰的析出電位，而鈦酸鋰是1.5V，析出鋰的情況下還是在1.5V左右，所以安全餘量是非常高的，這也是鈦酸鋰電池安全的根本。

那鈦酸鋰電池有什麼特點呢？首先是快充，這是10Ah電池做的測試，3分鐘充到80%，-20度低溫充放電無容量衰減，SCiBTM和普通鋰電（石墨作為負極電池）100次循環以後，普通鋰電在-20度只能放出30-10%的電量，SCiBTM能放出60%的電，做完100次循環，把這個電池恢復到正常溫度以後，SCiBTM沒有容量衰減。普通鋰電已經衰減了10%。這個容量是不可逆的，回不去了，這就是鈦酸鋰材料的神奇之處。

我們談一下電池結構，碳是層結構，充放電過程當中有形變量5-15%，鈦酸鋰是尖晶石結構，結構比較穩定，大倍率衝擊還是接近零的形變量，非常穩定，使用過程當中沒有體積的變化，所以這個電池可以做到幾萬次循環。這裡測試是5C充，2萬次以上。

這就是東芝一直堅持做鈦酸鋰的核心邏輯，我是做項目推廣，每到客戶的時候，他要求是功率大，長壽命，能不能用十年以上，安全可靠，基於這個東芝一直利用電池安全特點，高功率高能量密度需求怎麼解決，我們給它快充的特性，把功率放到最大，電量放到最小，這樣成本能降下來，這是我們做這些項目成功的核心要素。

東芝開發鈦酸鋰電池已經15年了，2004年開發完成，2008年開始量產，今年日本Patent Result公司對以鈦酸鋰為主的鋰離子二次電池的氧化物負極相關技術進行了專利調查，結果表明，東芝鋰離子電池SCiBTM在日本、美國和歐洲的綜合專利實力排名第一。

下面介紹一下我們的業績和案例，東芝一開始做鈦酸鋰也是從乘用車純電動開始的，還有商用車軌道交通與船舶，儲能、基礎設施及工業，其實涵蓋的領域是很多的，不是所有的行業都需要這個能量，有些行業也需要高功率的電池，而且安全可靠的。這幾年在日本比較成功的是幾家整車廠商的12V，24V系統。商用車我們國內也做了一些，因為補貼政策的關係沒有繼續，還有混合動力卡車。軌道交通是非常大的行業，裡面有很多需要高功率，高安全電池的場景，我們在日本也做了很多這種項目。軌船舶方面也開始採用我們的鈦酸鋰電池，儲能方面也有實際案例，這些都在日本和歐洲。

下面介紹一下我在港口方面的案例，這是港口的混合動力龍門吊，為國內外200客戶套以上，遍布中國、東南亞各大港口。原來龍門吊全是柴油機，柴油機一天油耗就是2000塊錢，油耗高，污染大，改成混合動力以後，油耗降低50%以下，給客戶帶來一天1000塊錢經濟效益，所以客戶願意去改造，而且港口都是大城市周圍，節能減排壓力非常大，使用這種方案環境效益很好。

這幾年東芝SCiBTM產品路線在哪呢？其實鈦酸鋰電池在能量型方面比較欠缺，就是能量密度低，但是這個電池分能量型和功率型兩大類，國內主推的港口案例是20Ah，功率特性非常好。不過有些情況下滿足不了客戶需求，所以我們今年開發了20Ah-HP能量和功率兼具的電芯，這個電芯是20Ah-HP，它是在原來20基礎上升級換代過來的。這個20Ah-HP特性，同樣5C/5C充放電8000次的時候衰減10%，20Ah-HP幾乎沒有容量衰減。這個20Ah-HP在混合動力運行工況下溫升比較小，非常適合混合動力的工況。