Разнообразие от литиево-йонни батерии са литиево-титанатните батерии, в които литий-титанат, чиято химична формула е Li4Ti5O12, се използва като електрод, свързан с източник на положителна мощност (анод). Развитието на такива устройства започва да се занимава през далечните 80-те години.
Sodrezhanie
Какво е литиева титанатна батерия
Днес литиевите титанатни батерии са доста рядък вид електрическа батерия, поради което малцина са чували за тях. Масовото разпространение обаче постепенно набира скорост и подобни продукти се използват широко в много отрасли.
Основната цел на устройството за съхранение на електрическа енергия е използването в съвременни домакински уреди, електрически превозни средства, енергийни системи и модерни джаджи.
Как е производството на LTO батерии
Много производители (Seiko, YABO, Toshiba, Altair Nanotechnologies) постепенно започват да въвеждат производството на литиев титанов оксид, базиран на съвременната LTO (титанов оксид) технология. Работейки върху тази технология, производителите успяха да получат доста развита нанокристална структура на анода, което всъщност стана основното предимство на продуктите.
За разлика от порестия въглерод, използван за създаване на други видове литиеви батерии, нанокристалната структура позволява да се направи голяма полезна площ на анода, като се гарантира стабилността на повърхността. Например, LTO технологията дава възможност да се получи ефективна повърхност на анода приблизително 100 м² / g, докато при въглеродните аноди тази цифра е около 3 м² / g.
Поради високата площ на анода, зарядът се прехвърля много по-бързо, характеристиките на допустимите токове са по-високи. Всичко това гарантира продължителността на устройството, стабилността и безопасността при работа.
Принципът на работа и устройството литиево-титанатна батерия
Външната обвивка на конструкцията е пластмаса, композитен материал, по-рядко цветни метали. Много модели имат метални клеми, чрез които вътрешните пръти контактуват с положителното, отрицателното напрежение и консуматора на енергия. Външно устройството наподобява призма, цилиндър. Положителният контакт е разположен в горната част, а отрицателният - в долната част на батерията.
Когато батерията работи, в нея протича определена реакция. Токът се натрупва и доставя едновременно, като натрупването и доставката са много по-високи, отколкото в устройства, създадени с помощта на други производствени технологии. Такива устройства могат да бъдат заредени до ограничение само за 6 до 10 минути. По време на работа батерията не се нагрява, така че прегряването е напълно елиминирано. Основният принцип на работа се различава малко от литиево-йонните батерии.
Отрицателният електрод е направен под формата на слоест графит. В него протичат случайни процеси, атомите, заредени с електричество, се движат по матрицата, поддържайки напрежение. По време на изпускането литиевите йони взаимодействат с кислорода, преминавайки през катода, се насочват навън. Зареждащите литиеви йони губят първоначалното си напрежение и се установяват на повърхността на анода до следващото зареждане. Процесът на зареждане се повтаря, но в обратен ред. По време на работа газовете могат да се натрупват вътре в корпуса, изпаренията им се отделят през специални отвори или изпускателни газове.
Технически характеристики на литиево-титанатните батерии
Чуждестранни и руски производители се опитват да се придържат към един стандарт, това определя следните характеристики:
- 30 - 110 W / kg - съхранение на енергия;
- при максимално натоварване устройството дава специфична мощност от 3 000 до 5100 W / kg;
- не повече от 177 W * h / l плътност на заряда;
- номинално напрежение - 1.9 - 2.4 V, максимално разреждане - 1.5 V - 1.7 V;
- цикличната ефективност на "заряд-разряд" при ниски токове варира в рамките на 95%, при по-големи токове спада до 85%;
- 100 000 запазват 90% от капацитета на батерията, 20 000 - 80%, някои производители успяват да повишат последния до 40 000 цикъла на зареждане на заряда.
Батериите, направени на базата на LTO, са в състояние да работят в условия на силен студ (от минус 40 ° C) и при силна жега (до плюс 55 ° C). Саморазряд на батерията на месец от 2% до 5%. Някои производители определят гаранционен срок над 10, или дори 20 години, в зависимост от модела.
Литиево-титанатна батерия: плюсове и минуси
Плюсовете могат да се считат:
- ниско вътрешно съпротивление;
- много бързо зареждане;
- непрекъснато и продължително работно време;
- високи характеристики на разреждащи и зареждащи токове;
- високи експлоатационни характеристики при неблагоприятни метеорологични условия;
- стабилност;
- безопасност.
Много хора наричат такива продукти "зелени" източници на енергия, поради факта, че работата на устройствата може да се счита за екологична. Животният цикъл на батерията значително се увеличава поради използването на литиев титанат при производството на анода. Устройството осигурява повече от 20 000 цикъла на зареждане-заряд. В същото време недостатъкът е, че напрежението на такива батерии спада в зависимост от техния капацитет. Намалено работно напрежение от 2,4 V, поради което специфичният енергиен индекс намалява. Въпреки това, говорейки за критичните работни условия, тези батерии са най-мощните сред аналозите, тъй като са в състояние да осигурят максимален енергиен поток.
Най-големият недостатък на LTO батериите е бавното им внедряване. Въпреки това повечето производители започват постепенно да въвеждат сравнително нова технология за производство на електрически източници при създаване на такива единици.
Къде се използват LTO батерии?
Ясното предимство на LTO батериите от други източници на енергия дава възможност за широко използване на този тип батерии в електрически превозни средства, светофари, електроцентрали, яхти и станции за зареждане. Финансови съоръжения, болници, резервни електрозахранващи системи, комуникационни станции, далекосъобщителни центрове, самоуправляващи се метеорологични станции, обществен транспорт.
При осветяване на улици, където основното презареждане на източника на енергия се дължи на слънчеви панели, които акумулират енергия от слънцето. Можете да видите подобен дизайн в метеорологични радари, непрекъсваеми захранващи устройства, за домашна употреба, мотокари.
Постепенно този тип батерии започват да се въвеждат в други индустрии. Те могат да се видят в мобилни медицински устройства, ръчни часовници, видеокамери, цифрови устройства и дори в мобилни телефони и лаптопи.
Правила за употреба и изхвърляне
Първичният заряд на устройството се определя от химическата реакция на катода и анода. Допълнително зареждане е възможно чрез свързване на външно устройство. LTO батериите се зареждат само при условие, че подават постоянен ток, постоянно напрежение е настроено на пълен заряд. Такива устройства се считат за без надзор. Ако батерията е повредена или работи неправилно, тя не може да бъде поправена. Отварянето на капака на устройството незабавно унищожава пластината на батерията.
Зареждането трябва да се проверява периодично със специални устройства. Специалистите са длъжни да прегледат корпуса за безопасност, клемите и, ако е необходимо, да почистят окисляването и замърсяванията. Затварянето на контакт не е позволено.
Батериите се считат за отпадъци от клас 2 на опасност. Изхвърлянето на такива батерии трябва да се извършва в съответствие със специални разпоредби.Затова производителите препоръчват, когато изхвърлят батерии от литиев титанат, те да бъдат отвеждани в специални инсталации, компании, които могат правилно да ги обработват.
Тези устройства за съхранение на енергия са се превърнали в пробив в съвременното производство на батерии. Те с право могат да бъдат наречени перфектни, ефективни, безопасни. Големият им недостатък обаче се определя от високата цена и пазарния дефицит.
