目前，在国家大力倡导开发新能源及其相关产业的大环境下，钛酸锂以其独特优异性，成为新型锂离子电池的负极材料研究热点，并在各应用领域不断拓展，应用场景非常广泛：数码产品、电动工具、电动自行车、新能源汽车，储能，智能机器，工业，军工，交通，应急救援产品等，被公认为最具潜力的新型电池，是电池发展的目标和方向所在。
一、钛酸锂概述
钛酸锂（Li4Ti5O12）是一种由金属锂和低电位过渡金属钛的复合氧化物，属于AB2X4系列，可被描述成尖晶石固溶体。
与石墨负极相比，钛酸锂具有更高的嵌锂电位，可有效避免金属锂的析出和锂枝晶的形成。钛酸锂及嵌锂态的Li7Ti5O12具有远高于石墨的热力学稳定性，不易引起电池的热失控，从而具有更高的安全性。同时，钛酸锂在锂离子嵌入、脱出的过程中，晶格参数几乎不发生变化，晶体结构能够保持高度的稳定性，是一种“零应变”材料，因此具有极为优良的循环稳定性。所谓“零应变性”是指其晶体在嵌入或脱出锂离子时晶格常数和体积变化都很小，小于1%。在充放电循环中，这种“零应变性”能够避免由于电极材料的来回伸缩而导致结构的破坏，从而提高电极的循环性能和使用寿命，减少循环带来的比容量衰减，具有非常好的耐过充、过放特征。此外，钛酸锂还具有优异的低温性能，快速充电能力，超长循环寿命等。
钛酸锂作为锂电池负极材料的优缺点：
优 点 |
缺 点 |
安全性高 |
吸水性强 |
超长循环性能 |
能量密度降低 |
快速充放电 |
电池制作过程容易产气（形体不稳定） |
超宽的高/低温性能 （适应温度-40℃~85℃范围） |
电池制作环境要求高 |
二．钛酸锂的发展背景
已商品化的锂离子电池负极材料仍以可在层间可逆嵌入、脱出锂离子的碳材料( 如石墨)为主，但这类材料在首次充放电时，会在其表面形成固体电解质界面( SEI)膜，造成不可逆容量损失; 由于石墨的嵌锂电位与金属锂接近，过充时会形成锂枝晶而引发安全问题; 石墨类材料在嵌锂过程中还会由于体积膨胀而使活性物质间失去有效的导电接触，造成容量损失。这些缺点限制了石墨类碳负极材料在车载和智能电网等大型锂离子电池及动力电池领域的应用，因此，寻找比碳负极材料更安全可靠、循环寿命更长的负极材料是发展下一代锂离子电池的关键。
另一方面，制约锂电池发展的关键因素还有安全问题，锂电池是最新型的能源，在发展过程中，如何提高安全性是关键点，作为传统锂电， 钢壳电池或是软包聚合物电池等，无论是用在日常的电子产品，比如手机，还是新能源汽车 ，都在使用过程中发生过很多安全事故，造成了很大的财产损失，甚至人员伤亡。相关生产企业也付出了沉重代价。
手机电池爆炸起火
新能源汽车电池起火
考虑到安全因素，根据国家工信部的要求，电动大巴不再采用3.7V的三元锂电池，而改用安全性较好的磷酸铁锂电池，这无疑是一个重大的进步。 但在实际应用中，由于各方面的原因，磷酸铁锂仍不能完全保障电池的安全性，在一定的条件下，特别是过充或过放的情况下，仍然有可能产生安全隐患，有些安装有磷酸铁锂的新能源汽车也发生过爆炸燃烧事件。还有就是磷酸铁锂的使用寿命短很多。
人类在总结锂电池发展的基础上，就如何避免安全隐患进行了大量的研究和探索，寻找最可靠的新能源是当务之急，在这种背景下，钛酸锂电池应运而生，以其绝对的安全性，倍受国内外市场的青睐。
在锂电池在发展过程中，科学家们不遗余力的在材料、工艺等方面寻找新的突破，运用现代高科技手段，成功研发出以钛酸锂材料作为锂电池负极的锂电池，安全性得到革命性改善，在欧美等发达国家迅速发展起来。
三．钛酸锂电池发展历程
2005年2月的英国《新科学家》周刊报道，美国内华达州阿尔泰纳米技术公司利用钛酸锂纳米晶体做负极，由此，钛酸锂电池的研究正式拉开序幕，掀起了新型锂电池开发的新高潮。
2007年,美国EnerDel公司在AABC-07上展出负极使用Li4Ti5O12的混合动力锂离子充电电池，钛酸锂电池正式进入人们的视野。
2007年12月11日，东芝宣布将于2008年3月量产新型锂离子电池,采用钛酸锂作为负极，日本开始将钛酸锂电池推向市场。
2009年中国宝安集团旗下的贝特瑞新材料公司，成功研究出用于钛酸锂电池的负极钛酸锂材料，随后，中国涌现出一大批钛酸锂材料的生产厂家。
2012年，中国华慧新能源首次利用独特制造工艺，生产出电容式钛酸锂电池，并迅速规模化投产，实现在国内外商业化。
2016年，董明珠力排众异，入股珠海银隆，把钛酸锂推上风口浪尖，家喻户晓。
美国Altairnano公司在钛酸锂电池上拥有其独特的核心技术。为美国加州提供的混合电动巴士于2008年投入运行至今，其燃油经济性指标远远高于普通柴油发电机。由此可见，国外的钛酸锂电池研究成果远早于中国，并且在国外，特别是欧美地区已经大规模使用钛酸锂，产生了极好的社会效益。
四．钛酸锂电池如何解决安全问题
传统的锂电池，包括钴酸锂，猛酸锂，磷酸铁锂，均用石墨作为负极材料。
石墨作为负极，属于活性材料，热稳定性差，会产生可燃气体，特别是遇到水份，容易急剧产生高温，使电池内部气压膨胀，因此，在电池过充，过放，短路的情况下，容易产生爆炸燃烧等安全隐患。
钛酸锂电池，首次将纳米金属材料-钛酸锂用作电池的负极，它是一种零应变材料（0.3%），经过科学家们经过长期反复试验的结果，实践表明，这一改变，改善了电池的安全性能，彻底改变了电池不稳定，容易受高温，高压的影响而产生安全隐患，是锂电池发展的一个重大的科研成果。不仅如此，钛酸锂电池在解决安全问题的同时，对锂电池的各项性能均得到全面的提升。
尽管钛酸锂作为目前公认的最安全，性能比最好的锂电池，也是全世界最有发展前途的锂电池，但目前尚未全面普及，主要原因：生产工艺要求太高，钛酸锂的胀气问题得不到很好的解决，所以在国内几千家锂电企业中能够生产钛酸锂的企业可谓凤毛麟角。如何控制电池内部水分，成为解决钛酸锂胀气的核心难题。目前主要从电池材料和制造工艺入手，个别企业已取得重大突破。
五．华慧电容式钛酸锂电池发展之路
成立于2010年的中国湖南华慧新能源股份有限公司，利用自己独创的电容式制造工艺，发明了一种电容式超级锂离子电池，为此取得了包括国美国在内的全球发明专利，于2012年，成功研发、生产出第一颗钛酸锂电池，并于同年规模化生产，全面拉开钛酸锂电池市场化，商业化之路。
◆锂电池生产工艺革命
华慧新能源电池，基于10年铝电容器制造和近20年铝电容器和锂电池自动化设备研发制造的技术经验沉淀，成功将有着一百多年制造历史的铝电容器成熟生产工艺、结构和技术移植到锂电池生产技术之上，取得了电容式锂电池的研发成功。
众所周知，从电容发明至今已有100多年的历史，在这百年之中，通过多种各样的技术手段，将电容器的生产工艺、品质管控已提升到了极致，让电容器在电子元器件的队伍中占有重要的一席之地。而电容器和锂电池的电性原理是一样的，组成结构也一样，都是由正负极铝箔片，电解纸，电解液组成。在取得原理及技术得论证之时，华慧新能源敢为人先，大胆创新，将这些技术手段应用于锂电池身上，结果是，不仅仅发明了一种电容式锂电池，更让这种锂电池比传统工艺生产出来的电池性能更好，所谓青出于蓝胜于蓝，这异曲同工之妙，让传统锂电池历经了一次凤凰涅磐。
◆注电解液方式的改变
通过成功的移植电容器生产工艺，华慧锂电池全面采用含浸的电解液注液方式，一改传统锂电池所用的方法，以确保电池能够在密闭真空的环境下，将电解液均匀渗透到电池的正负极材料之上，从而避免了注液不均匀。在电池的使用过程中，特别是不当使用中，注液不均可能导致出现电池局部发热，内阻增大，甚而引起电池的安全隐患。此含浸电解液方式，在锂电行业为华慧独家采用。
◆化成方式的改变
在传统行业的电池生产中，目前均采用开口化成的方式，即电池必须留有一个小口，方便电解液的注入，然后再将此小口密封住。由于留有小口，在电池的生产过程中，就有机会残留水份或接触到空气中的水分，一旦锂电池内部残留有水分，轻则影响电池的鼓胀即胀气，重则引起电池内短，甚至导致起火，燃烧或爆炸，所以说水分是锂电池的癌细胞，这也是目前开口化成及封装工艺无法避免水份的问题。
华慧电池，全程采用电容器的闭口化成的方式，即不需要留有小窗口，从源头上直接避免了水分的残留或接触到空气中水分的机会，这一工艺的改变，从根本上解决了钛酸锂电池的胀气问题。
◆ 连接方式的改变
传统锂电池内部的连接，目前主要是焊接工艺，即需要用铬铁，沾上焊锡等液体粘合剂，将电池正负极与引出端口进行焊接，如此一来，粘合剂在烙铁头高温焊接的过程中，也有可能残留有水份，这就给电池的安全问题留下隐患。
华慧电池，采用铝电容的工艺，全程无焊接，采用机械铆接的方式，即钉卷的方式，将正负极与引出端口直接铆接在极片上，不仅提高了效率，也保证的产品的一致性，更杜绝了电池内部残留有
水份的可能。
华慧新能源，利用自己世界首创的铝电容式制造工艺，通过以上几个主要制造技术的改革，成功解决了钛酸锂的胀气问题，实现钛酸锂电池生产的重大突破。基于全世界对锂电池的创造发展，其知识产权受到国际保护，形成华华慧独有的专利技术锂电池产品，是中国民族工业发展的代表之一。
目前，华慧除拥有中国发明专利和美国发明专利之外，还拥有20多英实用新型专利。此外，华慧在日本，韩国，印度，欧盟等国家和地区的专利申请正在进行中。
华慧专利，不仅是对钛酸锂电池，对所有华慧生产的电池均进行专利保护，形成华慧电池全球专利保护网。
从科技发展的历程来看，电池，特别是锂电池，主要的发明技术都在发达国家，国外企业垄断了技术和材料的专利，像UL,CE等最代表电池的认证机构均在欧美。而中国仅仅只是作为一个生产大国，核心技术都控制在别人手里，华慧锂电容式锂电池的出现，打破了电池专利技术长期为欧美等发达国家垄断的局面，谱写了中国锂电池行业新篇章。
七．华慧钛酸锂电池的特性
解决了锂电池的安全问题，也就解决了锂电池的核心问题，使这种代表世界发展的新能源能够真正应用到工业和生活领域中，推动科技的进步和发展。
华慧钛酸锂电池的优越性，主要表现在这几方面：超级安全，超长寿命，超好高低温性能， 超低内阻，良好一致性，超低自放电率， 超大倍率，优秀的性价比。
上述四个最极端，最残酷的安全性测试，充分表明华慧钛酸锂电池，能够经受起任何恶劣条件，电池的安全性已经达到新的高度，华慧钛酸锂电池，不仅能够过充，过放，短路，甚至反充也行，开创了世界电池界的一个新纪元，钛酸锂电池甚至比一次电池还要安全。
高一致性是锂电池作为模组化应用发展的方向，按照电池性能设计的标准，华慧电池目前的一致性达到95%以上，居同行业之首。行业中生产的锂电池中有如A,B,C,D档级别之分，在华慧的管控体系之中，只有合格品与不合格品之分。要实现高一致性和稳定性的决定性因素是先进、高效、专业的全自动化设备，提供最关键的技术保障。整厂设备经华慧人精心设计，针对改造，除保障大规模生产的高效性外，还配备强大的自动检测和纠偏功能，自始至终确保每个生产细节处理在全自动化的控制之中，减少了影响电池性能的人为因素。
华慧新能源不仅在锂电池制造方面推陈出新，独树一帜，在锂电技术延伸应用上也承前启后，大展手脚，旗下的东莞钛能能源科技有限公司，专注于锂电应用方案和产品的研发生产，将钛酸锂率先应用到汽车启动电瓶上，充分利用了钛酸锂电池的卓越性能，完全自主研发的单体24V启动电瓶更是取得国家发明专利，为行业首创，开启了汽车没有单体24V启动电瓶的历史。目前将钛酸锂电池应用到的产品有：汽车电瓶，摩托车电瓶，景区观光车电瓶，低速车电瓶，电动排筏观光船电瓶，大货车电瓶，汽车应急电源，高尔夫球车电瓶，太阳能产品，AGV电瓶等及一些民用，工业，军工产品。
不积跬步，无以至千里，工艺革命也是工业革命的重要组成部分，起到促进先进生产力发展的推动作用，华慧公司通过工艺革命，不断探索和创新，突破锂电池的传统制造技艺，推陈出新，独树一帜。挤身为世界独具特色的知名锂电池制造商之一！