Una variedad de baterías de iones de litio son baterías de titanato de litio, en las cuales el titanato de litio, cuya fórmula química es Li4Ti5O12, se usa como un electrodo conectado a una fuente de energía positiva (ánodo). El desarrollo de tales dispositivos comenzó a involucrarse en los lejanos años 80.
Contenido
- ¿Qué es una batería de titanato de litio?
- ¿Cómo es la producción de baterías LTO?
- El principio de funcionamiento y dispositivo de batería de titanato de litio
- Características técnicas de las baterías de titanato de litio.
- Batería de titanato de litio: pros y contras
- ¿Dónde se usan las baterías LTO?
- Reglas de uso y eliminación
¿Qué es una batería de titanato de litio?
Hasta la fecha, las baterías de titanato de litio son un tipo bastante raro de batería eléctrica, por lo que pocos han oído hablar de ellas. Sin embargo, la distribución masiva está ganando impulso gradualmente y productos similares son ampliamente utilizados en muchas industrias.
El objetivo principal del dispositivo de almacenamiento de energía eléctrica es el uso en electrodomésticos modernos, vehículos eléctricos, sistemas de energía y aparatos modernos.
¿Cómo es la producción de baterías LTO?
Muchos fabricantes (Seiko, YABO, Toshiba, Altair Nanotecnologías) están comenzando gradualmente a introducir la producción de óxido de litio y titanio, basado en la moderna tecnología LTO (óxido de titanio). Al trabajar en esta tecnología, los fabricantes pudieron obtener una estructura nanocristalina suficientemente desarrollada del ánodo, que en realidad se convirtió en la principal ventaja de los productos.
En contraste con el carbono poroso utilizado para crear otros tipos de baterías de litio, la estructura nanocristalina permite que un área anódica grande se haga "útil", asegurando la estabilidad de la superficie. Por ejemplo, la tecnología LTO permite obtener una superficie efectiva del ánodo de aproximadamente 100 m² / g, mientras que con los ánodos de carbono esta cifra es de aproximadamente 3 m² / g.
Debido a la gran área del ánodo, la carga se transfiere mucho más rápido, las características de las corrientes permitidas son más altas. Todo esto garantiza la duración del dispositivo, la estabilidad y la seguridad operativa.
El principio de funcionamiento y dispositivo de batería de titanato de litio
La cubierta exterior de la estructura es de plástico, material compuesto, menos comúnmente de metales no ferrosos. Muchos modelos tienen terminales de metal a través de los cuales las varillas internas entran en contacto con el voltaje positivo, negativo y el consumidor de energía. Externamente, el dispositivo se asemeja a un prisma, un cilindro. El contacto positivo está ubicado en la parte superior y el contacto negativo está en la parte inferior de la batería.
Cuando la batería está funcionando, se produce una cierta reacción en ella. La corriente se acumula y se entrega simultáneamente, y la acumulación y el suministro son mucho mayores que en los dispositivos creados con otras tecnologías de producción. Dichos dispositivos se pueden cargar hasta el límite en solo 6 a 10 minutos. Durante el funcionamiento, la batería no se calienta, por lo que se elimina por completo el sobrecalentamiento. El principio básico de funcionamiento difiere poco de las baterías de iones de litio.
El electrodo negativo está hecho en forma de grafito en capas. En él tienen lugar procesos aleatorios, los átomos cargados de electricidad se mueven a lo largo de la matriz, manteniendo el voltaje. Durante la descarga, los iones de litio interactúan con el oxígeno y pasan a través del cátodo. Los iones de litio de carga pierden su voltaje inicial y se depositan en la superficie del ánodo hasta la próxima carga. El proceso de carga se repite, pero en orden inverso. Durante el funcionamiento, los gases pueden acumularse dentro de la caja, sus vapores se descargan a través de aberturas especiales o escapes.
Características técnicas de las baterías de titanato de litio.
Los fabricantes extranjeros y rusos están tratando de cumplir con un estándar, esto define las siguientes características:
- 30 - 110 W / kg - almacenamiento de energía;
- a carga máxima, el dispositivo proporciona una potencia específica de 3.000 a 5.100 W / kg;
- no más de 177 W * h / l de densidad de carga;
- voltaje nominal - 1.9 - 2.4 V, descarga máxima - 1.5 V - 1.7 V;
- la eficiencia cíclica de "carga-descarga" a bajas corrientes varía dentro del 95%, a corrientes más altas cae al 85%;
- 100,000 retiene el 90% de la capacidad de la batería, 20,000 - 80%, algunos fabricantes lograron elevar este último a 40,000 ciclos de carga y descarga.
Las baterías fabricadas en base a LTO pueden funcionar en condiciones de heladas severas (desde menos 40 ° C) y en calor extremo (hasta más 55 ° C). Autodescarga de la batería por mes del 2% al 5%. Algunos fabricantes definen un período de garantía de más de 10, o incluso 20 años, según el modelo.
Batería de titanato de litio: pros y contras
Los pros pueden considerarse:
- baja resistencia interna;
- carga muy rápida;
- ininterrumpido y largas horas de trabajo;
- altas características de descarga y corrientes de carga;
- altas características operativas en condiciones climáticas adversas;
- estabilidad
- seguridad
Muchas personas llaman a estos productos fuentes de energía "verdes", debido al hecho de que el funcionamiento de los dispositivos puede considerarse ecológico. El ciclo de vida de la batería aumenta significativamente debido al uso de titanato de litio en la fabricación del ánodo. El dispositivo proporciona más de 20,000 ciclos de carga y descarga. Al mismo tiempo, la desventaja es que el voltaje de tales baterías cae dependiendo de su capacidad. Voltaje de operación reducido de 2.4 V debido a que disminuye el índice de energía específico. Sin embargo, hablando de condiciones críticas de funcionamiento, estas baterías son las más potentes entre los análogos, ya que pueden proporcionar el máximo flujo de energía.
La mayor desventaja de las baterías LTO es su implementación lenta. Sin embargo, la mayoría de los fabricantes están comenzando a introducir gradualmente una tecnología relativamente nueva para la producción de suministros de energía eléctrica al crear tales unidades.
¿Dónde se usan las baterías LTO?
La clara ventaja de las baterías LTO de otras fuentes de energía hace que sea posible utilizar ampliamente este tipo de batería en vehículos eléctricos, semáforos, plantas de energía, yates y estaciones de carga. Instalaciones financieras, hospitales, sistemas de energía de respaldo, estaciones de comunicación, centros de telecomunicaciones, estaciones meteorológicas autónomas, transporte público.
Al iluminar calles donde la recarga principal de la fuente de energía se debe a paneles solares que acumulan energía del sol. Puede ver un diseño similar en radares meteorológicos, fuentes de alimentación ininterrumpida, para uso doméstico, carretillas elevadoras.
Poco a poco, este tipo de batería está comenzando a introducirse en otras industrias. Se pueden ver en dispositivos médicos móviles, relojes de pulsera, videocámaras, dispositivos digitales e incluso en teléfonos celulares y computadoras portátiles.
Reglas de uso y eliminación
La carga primaria del dispositivo está determinada por la reacción química del cátodo y el ánodo. Es posible cargar más mediante la conexión de un dispositivo externo. Las baterías LTO se cargan solo bajo la condición de suministrar corriente continua, un voltaje constante se establece en una carga completa. Dichos dispositivos se consideran desatendidos. Si la batería está dañada o funciona mal, no se puede reparar. Abrir la tapa del dispositivo destruye inmediatamente la placa de la batería.
La carga debe verificarse periódicamente con dispositivos especiales. Se requieren especialistas para ver la carcasa por seguridad, terminales y, si es necesario, limpiar la oxidación y la suciedad. El cierre de contacto no está permitido.
Las baterías se consideran residuos de clase 2 de peligro. La eliminación de dichas baterías debe realizarse de acuerdo con las regulaciones especiales.Por lo tanto, los fabricantes recomiendan reciclar baterías de titanato de litio para plantas especiales, compañías que pueden procesarlas adecuadamente.
Estos dispositivos de almacenamiento de energía se han convertido en un gran avance en la fabricación moderna de baterías. Con razón se les puede llamar perfectos, efectivos, seguros. Sin embargo, su gran desventaja está determinada por el alto costo y el déficit del mercado.
