Řada lithium-iontových baterií jsou lithium-titanátové baterie, v nichž se jako elektroda používá jako elektroda připojená ke kladnému zdroji energie (anoda) lithium-titaničitan, jehož chemický vzorec je Li4Ti5O12. Vývoj takových zařízení začal být zapojen ve vzdálených 80. letech.
Obsah
Co je lithium titanátová baterie
V dnešní době jsou lithium-titanátové baterie poměrně vzácným typem elektrické baterie, a proto o nich jen málokdo slyšel. Hromadná distribuce však postupně nabývá na dynamice a podobné výrobky jsou široce používány v mnoha průmyslových odvětvích.
Hlavním účelem zařízení pro ukládání elektrické energie je použití v moderních domácích spotřebičích, elektrických vozidlech, energetických systémech a moderních zařízeních.
Jak se vyrábí baterie LTO
Mnoho výrobců (Seiko, YABO, Toshiba, Altair Nanotechnologies) postupně zahajuje výrobu oxidu titaničitého lithia založeného na moderní technologii LTO (oxid titaničitý). Díky této technologii se výrobcům podařilo získat poměrně rozvinutou nanokrystalickou strukturu anody, která se ve skutečnosti stala hlavní výhodou produktů.
Na rozdíl od porézního uhlíku používaného k vytváření jiných typů lithiových baterií umožňuje nanokrystalická struktura „užitečnou“ velkou anodovou plochu, která zajišťuje stabilitu povrchu. Například technologie LTO poskytuje efektivní povrchovou plochu anody přibližně 100 m² / g, zatímco u uhlíkových anod je toto číslo přibližně 3 m² / g.
Vzhledem k velké ploše anody je náboj přenášen mnohem rychleji, charakteristiky přípustných proudů jsou vyšší. To vše zajišťuje dobu trvání zařízení, stabilitu a provozní bezpečnost.
Princip činnosti a lithium-titanátová baterie zařízení
Vnější plášť struktury je plast, kompozitní materiál, méně běžný neželezný kov. Mnoho modelů má kovové terminály, kterými vnitřní tyče přicházejí do styku s kladným, záporným napětím a spotřebitelem energie. Externě se zařízení podobá hranolu, válce. Kladný kontakt je umístěn nahoře a záporný kontakt je na spodní straně baterie.
Když baterie pracuje, probíhá v ní určitá reakce. Proud je akumulován a dodáván současně, s akumulací a dodávkou mnohem vyšší než v zařízeních vytvořených pomocí jiných výrobních technologií. Taková zařízení lze nabíjet na limit za pouhých 6 až 10 minut. Během provozu se baterie nezahřívá, takže je přehřátí zcela vyloučeno. Základní princip činnosti se od lithium-iontových baterií liší.
Záporná elektroda je vytvořena ve formě vrstveného grafitu. Probíhají v ní náhodné procesy, atomy nabité elektřinou se pohybují podél matrice a udržují napětí. Během výboje interagují lithiové ionty s kyslíkem a katodou směřují ven. Nabíjení lithných iontů ztrácí své počáteční napětí a usazuje se na povrchu anody až do dalšího nabíjení. Proces nabíjení se opakuje, ale v obráceném pořadí. Během provozu se mohou uvnitř skříně hromadit plyny, jejich páry jsou vypouštěny zvláštními otvory nebo výfuky.
Technické vlastnosti lithium titanátových baterií
Zahraniční a ruští výrobci se snaží dodržovat jeden standard, který definuje následující charakteristiky:
- 30 - 110 W / kg - skladování energie;
- při maximálním zatížení dává zařízení měrný výkon 3 000 až 5 100 W / kg;
- ne více než 177 W * h / l nábojové hustoty;
- jmenovité napětí - 1,9 - 2,4 V, maximální výboj - 1,5 V - 1,7 V;
- účinnost cyklického „vybíjení“ při nízkých proudech se pohybuje v rozmezí 95%, při vyšších proudech klesá na 85%;
- 100 000 uchová 90% kapacity baterie, 20 000 - 80%, někteří výrobci dokázali zvýšit kapacitu na 40 000 cyklů vybití.
Baterie vyrobené na bázi LTO jsou schopny pracovat v podmínkách silného mrazu (od -40 ° C) a při extrémním teplu (až do + 55 ° C). Samovybíjení baterie za měsíc od 2% do 5%. Někteří výrobci definují záruční dobu delší než 10, nebo dokonce 20 let, v závislosti na modelu.
Lithium titanátová baterie: klady a zápory
Výhody lze zvážit:
- nízký vnitřní odpor;
- velmi rychlé nabíjení;
- nepřetržitá a dlouhá pracovní doba;
- vysoké charakteristiky vybíjecích a nabíjecích proudů;
- vysoké provozní vlastnosti v nepříznivých povětrnostních podmínkách;
- stabilita;
- bezpečnost
Mnoho lidí takové produkty nazývá „zelené“ zdroje energie, protože provoz zařízení lze považovat za šetrný k životnímu prostředí. Životnost baterie se výrazně zvyšuje díky použití titaničitanu lithného při výrobě anody. Zařízení poskytuje více než 20 000 cyklů vybíjení a vybití. Nevýhodou je zároveň to, že napětí těchto baterií klesá v závislosti na jejich kapacitě. Snížené provozní napětí 2,4 V, díky kterému se měrný energetický index snižuje. Nicméně, pokud jde o kritické provozní podmínky, jsou tyto baterie nejsilnější mezi analogy, protože jsou schopny zajistit maximální tok energie.
Největší nevýhodou baterií LTO je jejich pomalá implementace. Většina výrobců však při vytváření takových jednotek začíná postupně zavádět relativně novou technologii výroby elektrických zdrojů.
Kde se používají baterie LTO?
Jasná výhoda baterií LTO z jiných zdrojů energie umožňuje široké použití tohoto typu baterií v elektrických vozidlech, semaforech, elektrárnách, jachtech a nabíjecích stanicích. Finanční zařízení, nemocnice, záložní energetické systémy, komunikační stanice, telekomunikační centra, samosprávné meteorologické stanice, veřejná doprava.
Při osvětlování ulic, kde hlavní nabití zdroje energie je způsobeno solárními panely, které akumulují energii ze slunce. Podobný design můžete vidět v meteorologických radarech, nepřerušitelných zdrojích energie pro domácí použití, vysokozdvižných vozících.
Postupně se tento typ baterií začíná zavádět do jiných průmyslových odvětví. Jsou vidět v mobilních zdravotnických zařízeních, náramkových náramcích, videokamerách, digitálních zařízeních a dokonce i v mobilních telefonech a notebookech.
Pravidla pro použití a likvidaci
Primární náboj zařízení je určen chemickou reakcí katody a anody. Další nabíjení je možné po připojení externího zařízení. Baterie LTO jsou nabíjeny pouze za podmínky napájení stejnosměrným proudem, konstantní napětí je nastaveno na plné nabití. Taková zařízení jsou považována za bezobslužnou. Pokud je baterie poškozená nebo nefunkční, nelze ji opravit. Otevření krytu zařízení okamžitě zničí destičku baterie.
Nabíjení by mělo být pravidelně kontrolováno speciálními zařízeními. Odborníci jsou povinni prohlížet kryt z hlediska bezpečnosti, terminálů a v případě potřeby vyčistit oxidaci a nečistoty. Uzavření kontaktů není povoleno.
Baterie jsou považovány za odpad třídy 2 nebezpečnosti. Likvidace těchto baterií musí být provedena v souladu se zvláštními předpisy.Proto výrobci doporučují, aby při likvidaci lithium-titanátových baterií byly odebírány do zvláštních zařízení, společností, které je mohou správně zpracovat.
Tato zařízení pro ukládání energie se stala průlomem v moderní výrobě baterií. Lze je správně nazvat dokonalým, efektivním, bezpečným. Jejich velkou nevýhodu však ovlivňují vysoké náklady a tržní deficit.
