Litiumtitanaattiparistot

Erilaisia ​​litiumioniakkuja ovat litiumtitanaattiakut, joissa positiivisena virtalähteenä (anodi) kytkettynä elektrodina käytetään litiumtitanaattia, jonka kemiallinen kaava on Li4Ti5O12. Tällaisten laitteiden kehittäminen alkoi harjoittaa kaukaista 80-lukua.

Mikä on litiumtitanaattiakku

Tähän päivään mennessä litiumtitanaattiakut ovat melko harvinaisia ​​sähköakkuja, minkä vuoksi harvat ovat kuulleet niistä. Massajakelu on kuitenkin vähitellen vauhdissa ja vastaavia tuotteita käytetään laajalti monilla teollisuudenaloilla.

Sähköenergian varastointilaitteen päätarkoitus on käyttö nykyaikaisissa kodinkoneissa, sähköajoneuvoissa, energiajärjestelmissä ja nykyaikaisissa laitteissa.

Kuinka LTO-paristojen tuotanto on?

Monet valmistajat (Seiko, YABO, Toshiba, Altair Nanotechnologies) ovat vähitellen alkaneet esitellä litiumtitaanioksidin tuotantoa, joka perustuu nykyaikaiseen LTO (titaanioksidi) tekniikkaan. Tämän tekniikan parissa valmistajat onnistuivat saamaan melko kehittyneen anodin nanokiteisen rakenteen, josta tuli itse asiassa tuotteiden tärkein etu.

Toisin kuin huokoinen hiili, jota käytetään muun tyyppisten litiumparistojen luomiseen, nanokiteinen rakenne mahdollistaa suuren anodialueen tekemisen ”käyttökelpoiseksi”, mikä varmistaa pinnan vakauden. Esimerkiksi LTO-tekniikka mahdollistaa anodin tehokkaan pinta-alan saavuttamisen noin 100 m² / g, kun taas hiilianodeilla tämä luku on noin 3 m² / g.

Anodin suuren alueen takia varaus siirtyy paljon nopeammin, sallittujen virtojen ominaisuudet ovat korkeammat. Kaikki tämä varmistaa laitteen keston, vakauden ja käyttöturvallisuuden.

Toimintaperiaate ja laitteen litiumtitanaattiakku

Rakenteen ulkokuori on muovia, komposiittimateriaalia, harvemmin kuin rautametallia. Monissa malleissa on metalliliittimet, joiden läpi sisäiset tangot ovat yhteydessä positiivisen, negatiivisen jännitteen ja energian kuluttajaan. Laite muistuttaa ulkoisesti prismaa, sylinteriä. Positiivinen kosketin sijaitsee akun yläosassa ja negatiivinen kosketin.

Kun akku toimii, siinä tapahtuu tietty reaktio. Virta kerätään ja toimitetaan samaan aikaan, kun varaus ja tarjonta on paljon suurempi kuin muilla tuotantotekniikoilla luotuissa laitteissa. Tällaiset laitteet voidaan ladata rajaan vain 6-10 minuutissa. Akku ei kuumene käytön aikana, joten ylikuumeneminen on poistettu kokonaan. Toiminnan perusperiaate eroaa vain vähän litium-ioniakuista.

Negatiivinen elektrodi on valmistettu kerrostetun grafiitin muodossa. Siinä tapahtuu satunnaisia ​​prosesseja, sähköllä varautuneet atomit liikkuvat matriisia pitkin ylläpitäen jännitettä. Purkauksen aikana litiumionit ovat vuorovaikutuksessa hapen kanssa, katodin läpi kulkevat ohjataan ulos. Ladattavat litiumionit menettävät alkujännitteen ja asettuvat anodin pintaan seuraavaan varaukseen asti. Latausprosessi toistetaan, mutta päinvastaisessa järjestyksessä. Käytön aikana kaasuja voi kertyä kotelon sisään, niiden höyryt poistuvat erityisten aukkojen tai pakokaasujen kautta.

Litiumtitanaattiparistojen tekniset ominaisuudet

Ulkomaiset ja venäläiset valmistajat yrittävät noudattaa yhtä standardia, joka määrittelee seuraavat ominaisuudet:

• 30 - 110 W / kg - energian varastointi;
• enimmäiskuormituksella laite antaa ominaistehon 3 000 - 5 100 W / kg;
• korkeintaan 177 W * h / l varaustiheys;
• nimellisjännite - 1,9 - 2,4 V, suurin purkaus - 1,5 V - 1,7 V;
• syklisen "varauksen purkamisen" hyötysuhde alhaisilla virroilla vaihtelee 95%: n sisällä, suuremmilla virtoilla se laskee 85%: iin;
• 100 000 säilyttää 90% akun kapasiteetista, 20 000 - 80%, jotkut valmistajat onnistuivat nostamaan akun kapasiteetista 40 000 purkamisjaksoon.

LTO: n perusteella valmistetut paristot pystyvät toimimaan voimakkaiden pakkasten olosuhteissa (miinus 40 ° C) ja erittäin kuumuudessa (enintään + 55 ° C). Akun tyhjennys kuukaudessa 2% - 5%. Jotkut valmistajat määrittävät mallista riippuen yli 10 tai jopa 20 vuoden takuuajan.

Litiumtitanaattiakku: edut ja haitat

Ammattilaisia ​​voidaan pitää:

• alhainen sisäinen vastus;
• erittäin nopea lataus;
• keskeytymätöntä ja pitkää työaikaa;
• purkaus- ja latausvirtojen korkeat ominaisuudet;
• korkeat toimintaominaisuudet epäsuotuisissa sääolosuhteissa;
• vakautta;
• turvallisuutta.

Monet ihmiset kutsuvat tällaisia ​​tuotteita "vihreiksi" energialähteiksi, koska laitteiden toimintaa voidaan pitää ympäristöystävällisenä. Akun elinkaari kasvaa merkittävästi johtuen litiumtitanaatin käytöstä anodin valmistuksessa. Laite tarjoaa yli 20 000 varauksen purkausjaksoa. Samanaikaisesti haittana on, että tällaisten akkujen jännite laskee niiden kapasiteetista riippuen. Pienentynyt käyttöjännite 2,4 V, jonka takia ominaisenergiaindeksi laskee. Kun puhutaan kriittisistä käyttöolosuhteista, nämä paristot ovat tehokkaimpia analogien joukossa, koska ne pystyvät tarjoamaan maksimaalisen energiavirtauksen.

LTO-paristojen suurin haitta on niiden hidas toteutus. Suurin osa valmistajista on kuitenkin alkanut ottaa vähitellen käyttöön suhteellisen uuden tekniikan sähkövirtalähteiden tuottamiseksi tällaisten yksiköiden luomisessa.

Missä käytetään LTO-paristoja?

Muiden virtalähteiden LTO-akkujen selkeä etu mahdollistaa tämän tyyppisen akun käytön laajasti sähköajoneuvoissa, liikennevaloissa, voimalaitoksissa, jahdissa ja latausasemilla. Rahoitusmahdollisuudet, sairaalat, varavoimajärjestelmät, viestintäasemat, tietoliikennekeskukset, itsehallinnolliset sääasemat, julkinen liikenne.

Kun valaistaan ​​katuja, joissa virtalähteen päälataus johtuu aurinkopaneeleista, jotka keräävät energiaa auringosta. Voit nähdä samanlaisen mallin säätutkissa, keskeytymättömissä virtalähteissä, kotikäyttöön, trukkeissa.

Vähitellen tämäntyyppinen akku otetaan käyttöön muilla aloilla. Niitä voidaan nähdä liikkuvissa lääkinnällisissä laitteissa, rannekeloissa, videokameroissa, digitaalisissa laitteissa ja jopa matkapuhelimissa ja kannettavissa tietokoneissa.

Käyttö- ja hävittämissäännöt

Laitteen ensisijainen varaus määritetään katodin ja anodin kemiallisella reaktiolla. Lisälataus on mahdollista kytkemällä ulkoinen laite. LTO-akkuja ladataan vain olosuhteissa, joissa ne toimittavat tasavirtaa, vakiojännite asetetaan, kunnes ne ovat täysin latautuneet. Tällaisia ​​laitteita pidetään ilman valvontaa. Jos akku on vaurioitunut tai toimintahäiriöinen, sitä ei voi korjata. Laitteen kannen avaaminen tuhoaa välittömästi akkulevyn.

Lataus on tarkistettava määräajoin erityislaitteilla. Asiantuntijoita vaaditaan kotelon turvallisuuden, liittimien tarkastelemiseksi ja tarvittaessa puhdistamiseksi hapettuminen ja lika. Koskettimen sulkeminen ei ole sallittua.

Paristoja pidetään vaaraluokan 2 jätteenä. Tällaisten paristojen hävittäminen on suoritettava erityisten määräysten mukaisesti.Siksi valmistajat suosittelevat litiumtitanaattiparistojen kierrättämistä erikoislaitoksille, yrityksille, jotka voivat käsitellä niitä oikein.

Näistä energian varastointilaitteista on tullut läpimurto nykyaikaisessa akkujen valmistuksessa. Niitä voidaan perustellusti kutsua täydellisiksi, tehokkaiksi, turvallisiksi. Niiden suuri haitta kuitenkin määritetään korkeiden kustannusten ja markkinoiden alijäämän avulla.