随着物联网设备的兴起, 小型电子设备的数量日益增多, 这就对电池提出了更为严苛的要求。然而传统的锂电池, 在高倍率放电的场景当中, 极易出现发热的状况, 并且衰减速度非常快, 以至于难以满足那些极为严苛的工况要求。于是高倍率放电电芯便应运而生了, 不过想要真正达成商业化应用, 依旧面临着一系列的技术难题。

高倍率放电的技术难点

存在于高倍率放电之中的核心矛盾, 是关乎能量密度与功率密度二者之间的平衡。通常情况下的锂电池, 所追求的是大容量, 其内部离子迁移速度比较慢速, 在大电流进行放电的时候, 就极其容易出现极化发热的状况。钛酸锂电池, 把钛酸锂用作负极的材料, 从而将这个问题给解决掉了。它具备着开放的晶体结构, 锂离子嵌入脱出速度较快, 能够达成10C以上持续放电的效果, 瞬间的峰值可以达到20C。

热管理是另一个关键难题, 高倍率放电产生的热量, 其快速散去的情况, 直接对电池性能还有它的寿命起到影响, 传统圆柱电芯依靠外壳来散热, 其效率是有限的, 微小型电芯面临的是表面积与体积比不足的问题, 经钛电子凭借优化电芯结构设计, 在极耳布局以及封装材料方面作出改进, 有效把散热效率提高起来, 这也是产品能够在100℃高温环境下正常工作的重要缘由。

安全性与长寿命的平衡

高倍率放电电芯, 安全性是不可被忽视的问题, 大电流充放电对电池内部结构冲击巨大, 容易致使隔膜损坏、枝晶生长, 测试数据显示, 电容式钛酸锂电池在钢针穿刺状况下仍能够维持三百个以上充放电循环, 这是因为钛酸锂材料本身具备热稳定性, 普通磷酸铁锂电池在这类测试里常常会发生起火爆炸。

另一项技术指标是长循环寿命, 在常温下1C充放电条件时, 优质钛酸锂电池的循环寿命可达两万次以上, 相比之下, 普通三元锂电池在同一条件下仅两千到三千次, 对于需要长期免维护运行的物联网传感器、地下管廊监控设备来说, 这意义重大, 它的低自放电特性同样突出, 充满电放置三年后仍有九成以上电量剩余。

应用场景与技术匹配

对于物联网感知器, 其在电池方面有要求, 对于汽车ETC设备, 其在电池方面有要求, 对于医疗设备等领域, 其在电池方面要求也各不相同。物联网节点常常被部署在户外, 或者被部署在狭窄空间, 这就需要电池具备耐高温的特性, 需要电池具备体积小的特性, 需要电池具备寿命长的特性。汽车电子产品则有着更高的安全性要求, 有着更高的倍率性能要求, 特别是在低温启动场景下, 只有那种在-40℃时仍能够正常工作的电池才可以满足要求。

电池尺寸及安全性要求极其苛刻, 在医疗领域的应用最为严格, 胶囊内窥镜、体温监测设备要求电池微型化还得绝对安全, 传统锂电池因电解液泄漏风险难以涉足此类高端应用, 钛酸锂电池却凭借固态封装与免维护特性成了解决上述条件的首选, 经钛电子的相关类型产品已广泛应用于许多, 诸如医疗体温计、动物实验追踪设备等场景。

伴随着微小型化趋向引领电芯结构 devising 的步步推新, 传统带线连接模式的空间占用规模较大, 安装成本偏高, 直接焊接于电路板之上的设计不但节约了两到三毛钱的安装成本, 而且减低了连接点的故障风险, 这对于大规模部署的物联网装置具备着现实方面的意义。

始终是商业化难题的是成本控制。钛酸锂材料自身成本比石墨高，然而, 正在逐步拉平差距的是全自动化生产线和简化的封装工艺。随着产能扩大以及技术成熟, 应用范围将会持续拓宽的是高倍率放电电芯。