مجموعة متنوعة من بطاريات الليثيوم أيون هي بطاريات تيتانات الليثيوم ، حيث يتم استخدام تيتانات الليثيوم ، الصيغة الكيميائية منها Li4Ti5O12 ، كقطب متصل بمصدر طاقة موجب (الأنود). بدأ تطوير مثل هذه الأجهزة في الثمانينات البعيدة.
Sodrezhanie
ما هي بطارية تيتانات الليثيوم
حتى الآن ، تعد بطاريات تيتانات الليثيوم نوعًا نادرًا جدًا من البطاريات الكهربائية ، ولهذا السبب لم يسمع بها سوى القليل. ومع ذلك ، فإن التوزيع الشامل يكتسب زخماً تدريجياً وتستخدم المنتجات المماثلة على نطاق واسع في العديد من الصناعات.
الغرض الرئيسي من جهاز تخزين الطاقة الكهربائية هو الاستخدام في الأجهزة المنزلية الحديثة والسيارات الكهربائية وأنظمة الطاقة والأدوات الحديثة.
كيف يتم إنتاج بطاريات LTO
بدأ العديد من المصنّعين (Seiko و YABO و Toshiba و Altair Nanotechnologies) بالتدريج في تقديم إنتاج Lithium Titanium Oxide ، استنادًا إلى تقنية LTO (أكسيد التيتانيوم) الحديثة. من خلال العمل على هذه التقنية ، تمكنت الشركات المصنعة من الحصول على بنية بلورية متطورة إلى حد ما من الأنود ، والتي أصبحت في الواقع الميزة الرئيسية للمنتجات.
على عكس الكربون المسامي المستخدم في إنشاء أنواع أخرى من بطاريات الليثيوم ، فإن التركيب البلوري النانوي يتيح جعل منطقة الأنود الكبيرة "مفيدة" ، مما يضمن استقرار السطح. على سبيل المثال ، تجعل تقنية LTO من الممكن الحصول على مساحة سطح فعالة من الأنود حوالي 100 متر مربع / جم ، بينما في أنود الكربون يبلغ هذا الرقم حوالي 3 متر مربع / جم.
نظرًا لارتفاع مساحة الأنود ، يتم نقل الشحنة بشكل أسرع ، وتكون خصائص التيارات المسموح بها أعلى. كل هذا يضمن مدة الجهاز والاستقرار والسلامة التشغيلية.
مبدأ التشغيل وجهاز بطارية تيتانات الليثيوم
الغلاف الخارجي للهيكل هو مادة بلاستيكية ، مركب ، أقل المعادن غير الحديدية. تحتوي العديد من الطرز على أطراف معدنية تتلامس من خلالها القضبان الداخلية مع مستهلك الجهد الإيجابي والسالب والطاقة. خارجيا ، يشبه الجهاز المنشور ، اسطوانة. يقع الاتصال الإيجابي في الأعلى ، ويكون الاتصال السلبي في الجزء السفلي من البطارية.
عندما تعمل البطارية ، يستمر رد فعل معين فيه. يتم تجميع التيار وتوصيله في نفس الوقت ، مع تراكم وتزويد أعلى بكثير من الأجهزة التي تم إنشاؤها باستخدام تقنيات الإنتاج الأخرى. يمكن شحن هذه الأجهزة إلى الحد الأقصى في 6 إلى 10 دقائق فقط. أثناء التشغيل ، لا تسخن البطارية ، لذلك يتم التخلص من الحرارة الزائدة تمامًا. يختلف مبدأ التشغيل الأساسي قليلاً عن بطاريات الليثيوم أيون.
يتكون القطب السلبي في شكل الجرافيت الطبقات. تحدث عمليات عشوائية فيها ، الذرات المشحونة بالكهرباء تتحرك على طول المصفوفة ، والحفاظ على الجهد. خلال التفريغ ، تتفاعل أيونات الليثيوم مع الأكسجين ، ويتم تمرير الكاثود. شحن أيونات الليثيوم تفقد جهدها الأولي وتستقر على سطح الأنود حتى الشحن التالي. تتكرر عملية الشحن ، ولكن بترتيب عكسي. أثناء التشغيل ، يمكن أن تتراكم الغازات داخل العلبة ، ويتم تفريغ الأبخرة من خلال فتحات أو عوادم خاصة.
الخصائص التقنية لبطاريات تيتانات الليثيوم
يحاول المصنّعون الأجانب والروس الالتزام بمعايير واحدة ، وهذا يحدد الخصائص التالية:
- 30 - 110 واط / كجم - تخزين الطاقة ؛
- عند الحمل الأقصى ، يعطي الجهاز طاقة محددة من 3000 إلى 5100 واط / كجم ؛
- لا تزيد عن 177 واط * ساعة / لتر كثافة الشحن ؛
- الجهد المقنن - 1.9 - 2.4 فولت ، أقصى تفريغ - 1.5 فولت - 1.7 فولت ؛
- تتراوح كفاءة "الشحن والتفريغ" الدورية في التيارات المنخفضة في حدود 95٪ ، وفي التيارات الأعلى تنخفض إلى 85٪ ؛
- 100،000 يحتفظ 90 ٪ من سعة البطارية ، 20،000 - 80 ٪ ، تمكنت بعض الشركات المصنعة لرفع الأخير إلى 40،000 دورة شحن التفريغ.
البطاريات المصنوعة على أساس LTO قادرة على العمل في ظل ظروف الصقيع الشديد (من 40 درجة مئوية تحت الصفر) وفي درجات حرارة قصوى (تصل إلى 55 درجة مئوية). بطارية التفريغ الذاتي شهريا من 2 ٪ إلى 5 ٪. تحدد بعض الشركات المصنعة فترة الضمان لأكثر من 10 سنوات أو حتى 20 عامًا ، اعتمادًا على الطراز.
بطارية ليثيوم تيتانات: إيجابيات وسلبيات
الايجابيات يمكن اعتبار:
- مقاومة داخلية منخفضة ؛
- شحن سريع جدا
- ساعات العمل دون انقطاع وطويلة.
- خصائص عالية من التفريغ والشحن التيارات ؛
- الخصائص التشغيلية العالية في الظروف الجوية السيئة ؛
- الاستقرار؛
- سلامة.
كثير من الناس يطلقون على هذه المنتجات مصادر الطاقة "الخضراء" ، نظرًا لحقيقة أن تشغيل الأجهزة يمكن اعتباره صديقًا للبيئة. يتم زيادة دورة حياة البطارية بشكل كبير بسبب استخدام تيتانات الليثيوم في تصنيع الأنود. يوفر الجهاز أكثر من 20،000 دورة تفريغ الشحن. في الوقت نفسه ، فإن العيب هو أن الجهد من هذه البطاريات ينخفض اعتمادا على قدرتها. انخفاض الجهد التشغيل من 2.4 فولت بسبب انخفاض مؤشر الطاقة المحددة. ومع ذلك ، عند الحديث عن ظروف التشغيل الحرجة ، فإن هذه البطاريات هي الأقوى بين نظائرها ، حيث إنها قادرة على توفير أقصى تدفق للطاقة.
العيب الأكبر لبطاريات LTO هو بطء تنفيذها. ومع ذلك ، فإن معظم الشركات المصنعة بدأت في إدخال تقنية جديدة نسبيا لإنتاج إمدادات الطاقة الكهربائية عند إنشاء مثل هذه الوحدات.
أين تستخدم بطاريات LTO؟
تتيح الميزة الواضحة لبطاريات LTO من مصادر الطاقة الأخرى استخدام هذا النوع من البطاريات على نطاق واسع في السيارات الكهربائية وإشارات المرور ومحطات الطاقة واليخوت ومحطات الشحن. التسهيلات المالية والمستشفيات وأنظمة الطاقة الاحتياطية ومحطات الاتصالات ومراكز الاتصالات ومحطات الطقس ذاتية الحكم والنقل العام.
عندما تضيء الشوارع حيث التغذية الرئيسية لمصدر الطاقة ترجع إلى الألواح الشمسية التي تتراكم الطاقة من الشمس. يمكنك رؤية تصميم مماثل في رادارات الطقس ، وإمدادات الطاقة غير المنقطعة ، للاستخدام المنزلي ، والرافعات الشوكية.
تدريجيا ، بدأ إدخال هذا النوع من البطاريات في الصناعات الأخرى. يمكن رؤيتها في الأجهزة الطبية المحمولة وساعات اليد وكاميرات الفيديو والأجهزة الرقمية وحتى في الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة.
قواعد الاستخدام والتخلص منها
يتم تحديد الشحنة الأساسية للجهاز عن طريق التفاعل الكيميائي للكاثود والأنود. يمكن فرض رسوم إضافية من خلال توصيل جهاز خارجي. يتم شحن بطاريات LTO فقط في حالة توفير التيار المباشر ، يتم ضبط الجهد المستمر لشحن كامل. تعتبر هذه الأجهزة غير المراقب. إذا كانت البطارية تالفة أو معطلة ، فلا يمكن إصلاحها. فتح غطاء الجهاز يدمر على الفور لوحة البطارية.
يجب التحقق من الرسوم بشكل دوري باستخدام أجهزة خاصة. مطلوب من المتخصصين الاطلاع على السكن من أجل السلامة ، والمحطات ، وإذا لزم الأمر ، قم بتنظيف الأكسدة والأوساخ. إغلاق الاتصال غير مسموح به.
تعتبر البطاريات من مخلفات الفئة الثانية. يجب أن يتم التخلص من هذه البطاريات وفقًا للوائح الخاصة.لذلك ، يوصي المصنعون بإعادة تدوير بطاريات تيتانات الليثيوم إلى المصانع الخاصة ، والشركات التي يمكنها معالجتها بشكل صحيح.
أصبحت أجهزة تخزين الطاقة هذه طفرة في تصنيع البطاريات الحديثة. يمكن أن يطلق عليهم بحق الكمال والفعال والآمن ومع ذلك ، يتم تحديد عيوبها الكبيرة من ارتفاع تكلفة والعجز في السوق.
