Bateries de titani de liti

Una varietat de bateries d’ions de liti són bateries de titanat de liti, en què el titanat de liti, la fórmula química de la qual és Li4Ti5O12, s’utilitza com a elèctrode connectat a una font d’energia positiva (ànode). El desenvolupament d'aquests dispositius va començar a dedicar-se a la llunyana dècada dels 80.

Què és una bateria de titanat de liti

Fins a la data, les bateries de titanat de liti són un tipus de bateria elèctrica força rar, i és per això que pocs n’han sentit a parlar. Tot i això, la distribució massiva va guanyant impuls gradualment i productes similars s’utilitzen àmpliament en moltes indústries.

L’objectiu principal del dispositiu d’emmagatzematge d’energia elèctrica és l’ús en electrodomèstics moderns, vehicles elèctrics, sistemes d’energia i aparells moderns.

Com és la producció de bateries LTO

Molts fabricants (Seiko, YABO, Toshiba, Altair Nanotecnologies) comencen a introduir gradualment la producció d’òxid de titani de liti, basada en la tecnologia moderna LTO (òxid de titani). Funcionant amb aquesta tecnologia, els fabricants van aconseguir obtenir una estructura nanocristal·lina força desenvolupada de l’ànode, que va esdevenir en realitat el principal avantatge dels productes.

A diferència del carboni porós que s’utilitza per crear altres tipus de bateries de liti, l’estructura nanocristal·lina permet que es faci “útil” una àmplia zona d’ànodes, assegurant l’estabilitat de la superfície. Per exemple, la tecnologia LTO permet obtenir una superfície efectiva de l’ànode d’aproximadament 100 m² / g, mentre que amb els ànodes de carboni aquesta xifra és d’uns 3 m² / g.

A causa de l’àrea elevada de l’ànode, la càrrega es transfereix molt més ràpidament, les característiques dels corrents admissibles són més elevades. Tot això garanteix la durada del dispositiu, l’estabilitat i la seguretat operativa.

El principi de funcionament i dispositiu de la bateria de titanat de liti

La closca exterior de l'estructura és de material compost, plàstic, menys habitualment de metalls no ferrosos. Molts models disposen de terminals metàl·lics a través dels quals les barres internes entren en contacte amb el consumidor d'energia i la tensió positiva. A l'exterior, el dispositiu s'assembla a un prisma, un cilindre. El contacte positiu està situat a la part superior i el contacte negatiu es troba a la part inferior de la bateria.

Quan la bateria funciona, hi ha una reacció determinada. El corrent s’acumula i s’entrega al mateix temps, amb l’acumulació i subministrament molt superior als dispositius creats mitjançant altres tecnologies de producció. Aquests dispositius es poden carregar fins al límit en només 6 a 10 minuts. Durant el funcionament, la bateria no s’escalfa, de manera que s’elimina el sobreescalfament completament. El principi bàsic de funcionament difereix poc de les bateries d’ions de liti.

L’elèctrode negatiu es fa en forma de grafit a capes. En ell es produeixen processos aleatoris, els àtoms carregats d’electricitat es desplacen al llarg de la matriu, mantenint el voltatge. Durant la descàrrega, els ions de liti interactuen amb l’oxigen, que passa a través del càtode es dirigeixen cap a fora. Els ions de liti que es carreguen perden la tensió inicial i s’instal·len a la superfície de l’ànode fins a la següent càrrega. El procés de càrrega es repeteix, però en ordre invers. Durant el funcionament, els gasos es poden acumular dins de la caixa, els seus vapors es descarreguen a través d’obertures o fuites especials.

Característiques tècniques de les bateries de titanat de liti

Els fabricants estrangers i russos estan intentant complir un estàndard, que defineix les següents característiques:

• 30 - 110 W / kg - emmagatzematge d'energia;
• a la càrrega màxima, el dispositiu proporciona una potència específica de 3.000 a 5.100 W / kg;
• no més de 177 W * h / l de densitat de càrrega;
• tensió nominal - 1,9 - 2,4 V, màxima descàrrega - 1,5 V - 1,7 V;
• L’eficiència cíclica de “descàrrega de càrrega” a corrents baixos varia dins del 95%, mentre que a corrents més alts baixa fins al 85%;
• 100.000 conserven el 90% de la capacitat de la bateria, el 20.000 - el 80%, alguns fabricants aconsegueixen elevar aquest últim fins als 40.000 cicles de càrrega de descàrrega.

Les bateries basades en LTO poden funcionar en condicions de gelades greus (de menys de 40 ° C) i calor extrema (fins a més de 55 ° C). Autodescàrrega de bateries al mes, del 2% al 5%. Alguns fabricants defineixen un període de garantia superior a 10, o fins i tot 20 anys, segons el model.

Bateria de titani de liti: avantatges i contres

Els avantatges es poden considerar:

• baixa resistència interna;
• càrrega molt ràpida;
• jornada ininterrompuda i llarga;
• altes característiques de corrents de descàrrega i càrrega;
• altes característiques operatives en condicions meteorològiques adverses;
• estabilitat;
• seguretat

Moltes persones diuen aquest tipus de fonts d’energia “verdes” a causa del fet que el funcionament dels dispositius es pot considerar ecològic. El cicle de vida de la bateria augmenta significativament a causa de l’ús de titanat de liti en la fabricació de l’ànode. El dispositiu ofereix més de 20.000 cicles de descàrrega de càrrega. Al mateix temps, l’inconvenient és que la tensió d’aquestes bateries baixa en funció de la seva capacitat. Tensió de funcionament reduïda de 2,4 V a causa del qual disminueix l’índex d’energia específic. Tot i això, parlant de condicions de funcionament crítiques, aquestes bateries són les més potents entre els seus anàlegs, ja que són capaços de proporcionar el màxim flux d’energia.

El major desavantatge de les bateries LTO és la seva lenta implementació. Tanmateix, la majoria de fabricants comencen a introduir gradualment una tecnologia relativament nova per a la producció de subministraments elèctrics en crear aquestes unitats.

On s’utilitzen les bateries LTO?

L’avantatge clar de les bateries LTO d’altres fonts d’energia fa que sigui possible l’ús àmplia d’aquest tipus de bateries en vehicles elèctrics, semàfors, centrals elèctriques, iots i estacions de recàrrega. Instal·lacions financeres, hospitals, sistemes elèctrics de seguretat, estacions de comunicació, centres de telecomunicacions, estacions meteorològiques autònomes, transport públic.

A l’hora d’il·luminar carrers on la principal recàrrega de la font d’energia és deguda a plaques solars que acumulen energia del sol. Podeu veure un disseny similar en radars meteorològics, fonts d'alimentació ininterrompuda, per a ús domèstic, carretons elevadors.

Gradualment, aquest tipus de bateries comença a introduir-se en altres indústries. Es poden veure en dispositius mèdics mòbils, rellotges de polsera, càmeres de vídeo, dispositius digitals i fins i tot en telèfons mòbils i portàtils.

Normes d’ús i eliminació

La càrrega principal del dispositiu està determinada per la reacció química del càtode i l’ànode. Es pot obtenir més despesa connectant un dispositiu extern. Les bateries LTO només es carreguen amb la condició de subministrar corrent directe, una tensió constant s’estableix a una càrrega completa. Aquests dispositius es consideren desatesos. Si la bateria està malmesa o no funciona, no es pot reparar. L’obertura de la coberta del dispositiu destrueix immediatament la placa de la bateria.

S'ha de comprovar la càrrega periòdicament amb dispositius especials. Els especialistes han de veure l’allotjament de seguretat, els terminals i, si cal, netejar l’oxidació i la brutícia. No es permet el tancament de contacte.

Les bateries es consideren residus de classe 2 de perill. L'eliminació d'aquestes bateries s'ha de fer d'acord amb la normativa especial.Per tant, els fabricants recomanen reciclar les bateries de titanat de liti a plantes especials, empreses que puguin processar-les adequadament.

Aquests dispositius d’emmagatzematge d’energia han esdevingut un gran avenç en la fabricació moderna de bateries. Amb raó es poden anomenar perfectes, efectius i segurs. Tanmateix, el seu gran desavantatge està determinat per l’elevat cost i el dèficit de mercat.