Razne litij-ionske baterije su litij-titanatne baterije, u kojima se litij-titanat, čija je kemijska formula Li4Ti5O12, koristi kao elektroda koja je spojena na pozitivni izvor energije (anoda). Razvojem takvih uređaja počeli su se baviti dalekih 80-ih.
Sodrezhanie
Što je litij-titanatna baterija
Do danas su litijeve titanatne baterije prilično rijetka vrsta električnih baterija, zbog čega ih je malo tko čuo. Međutim, masovna distribucija postepeno dobiva na značaju i slični proizvodi se široko koriste u mnogim industrijama.
Glavna svrha uređaja za pohranu električne energije je uporaba u modernim kućanskim aparatima, električnim vozilima, energetskim sustavima i modernim uređajima.
Kako se proizvodi LTO baterija
Mnogi proizvođači (Seiko, YABO, Toshiba, Altair Nanotechnologies) postepeno počinju uvoditi proizvodnju litijevog titanijevog oksida, temeljenog na modernoj LTO (titanovoj oksid) tehnologiji. Radeći na ovoj tehnologiji, proizvođači su uspjeli dobiti dovoljno razvijenu nanokristalnu strukturu anode, što je zapravo postala glavna prednost proizvoda.
Nasuprot poroznom ugljiku koji se koristi za stvaranje drugih vrsta litijumskih baterija, nanokristalna struktura omogućava da se veliko korisno područje anode učini „korisnim”, osiguravajući stabilnost površine. Na primjer, LTO tehnologija omogućava dobivanje učinkovite površine anode od oko 100 m² / g, dok je kod ugljikovih anoda ta brojka oko 3 m² / g.
Zbog velikog područja anode, naboj se prenosi mnogo brže, karakteristike dopuštenih struja su veće. Sve to osigurava trajanje uređaja, stabilnost i radnu sigurnost.
Princip rada i uređaj litij-titanatna baterija
Vanjska ljuska konstrukcije je plastika, kompozitni materijal, rjeđe obojeni metal. Mnogi modeli imaju metalne terminale preko kojih unutrašnji štapovi dodiruju pozitivni, negativni napon i potrošač energije. Izvana, uređaj nalikuje prizmi, cilindru. Pozitivni kontakt nalazi se na vrhu, a negativni na dnu baterije.
Kad baterija radi, u njoj se odvija određena reakcija. Struja se akumulira i isporučuje u isto vrijeme, s akumulacijom i opskrbom znatno većom nego u uređajima stvorenim korištenjem drugih proizvodnih tehnologija. Takvi se uređaji mogu puniti do samo 6 do 10 minuta. Tijekom rada baterija se ne zagrijava, pa se pregrijavanje potpuno eliminira. Osnovni princip rada malo se razlikuje od litij-ionskih baterija.
Negativna elektroda izrađena je u obliku slojevitog grafita. U njemu se odvijaju nasumični procesi, atomi nabijeni električnom energijom kreću se duž matrice, održavajući napon. Tijekom pražnjenja, litijevi ioni stupaju u interakciju s kisikom, prolazeći kroz katodu. Punjenje litijevih iona gubi početni napon i taloži se na površini anode do sljedećeg punjenja. Postupak punjenja ponavlja se, ali obrnutim redoslijedom. Tijekom rada, plinovi se mogu akumulirati u kućištu, njihove pare ispuštaju se kroz posebne otvore ili izduvne gasove.
Tehničke karakteristike litijum-titanatnih baterija
Strani i ruski proizvođači pokušavaju se pridržavati jednog standarda, ovaj definira sljedeće karakteristike:
- 30 - 110 W / kg - skladištenje energije;
- pri maksimalnom opterećenju uređaj daje specifičnu snagu od 3.000 do 5.100 W / kg;
- ne veća od 177 W * h / l gustoća naboja;
- nazivni napon - 1,9 - 2,4 V, maksimalno pražnjenje - 1,5 V - 1,7 V;
- ciklična učinkovitost "naboja-pražnjenja" pri malim strujama varira u rasponu od 95%, pri većim strujama pada na 85%;
- 100.000 zadržava 90% kapaciteta baterije, 20.000 - 80%, a neki proizvođači uspjeli su povisiti zadnji na 40.000 ciklusa pražnjenja.
Baterije izrađene na bazi LTO mogu raditi u uvjetima jakog mraza (od minus 40 ° C) i pri jakim vrućinama (do plus 55 ° C). Samopražnjenje baterije mjesečno od 2% do 5%. Neki proizvođači definiraju jamstveno razdoblje veće od 10, pa čak i 20 godina, ovisno o modelu.
Litij-titanatna baterija: prednosti i nedostaci
Pros se može smatrati:
- niski unutarnji otpor;
- vrlo brzo punjenje;
- neprekidno i dugo radno vrijeme;
- visoke karakteristike pražnjenja i punjenja;
- visoke operativne karakteristike u nepovoljnim vremenskim uvjetima;
- stabilnost;
- sigurnost.
Mnogi ljudi nazivaju takve proizvode "zelenim" izvorima energije, zbog činjenice da se rad uređaja može smatrati ekološkim. Životni ciklus baterije značajno se povećava zbog upotrebe litijevog titanata u proizvodnji anode. Uređaj pruža više od 20.000 ciklusa punjenja-pražnjenja. Istovremeno, nedostatak je što napon takvih baterija opada ovisno o njihovom kapacitetu. Smanjeni radni napon od 2,4 V zbog čega se smanjuje specifični energetski indeks. Međutim, govoreći o kritičnim radnim uvjetima, ove su baterije najmoćnije među analogima jer omogućuju maksimalan protok energije.
Najveći nedostatak LTO baterija je njihova spora implementacija. Međutim, većina proizvođača počinje stvarati relativno novu tehnologiju za proizvodnju napajanja električnom energijom prilikom stvaranja takvih jedinica.
Gdje se koriste LTO baterije?
Jasna prednost LTO baterija iz drugih izvora napajanja omogućuje široku uporabu ove vrste baterija u električnim vozilima, semaforima, elektranama, jahtama i stanicama za punjenje. Financijske ustanove, bolnice, rezervni elektroenergetski sustavi, stanice za komunikacije, telekomunikacijski centri, samoupravne meteorološke stanice, javni prijevoz.
Kada osvjetljavamo ulice na kojima je glavna nadopuna izvora energije zbog solarnih panela koji akumuliraju energiju iz sunca. Sličan dizajn možete vidjeti u vremenskim radarima, neprekidnim izvorima napajanja, za kućnu upotrebu, viljuškarima.
Postupno se ova vrsta baterija počinje uvoditi u drugim industrijama. Mogu se vidjeti u mobilnim medicinskim uređajima, ručnim satovima, kamkorderima, digitalnim uređajima, pa čak i na mobitelima i prijenosnim računalima.
Pravila za uporabu i odlaganje
Primarni naboj uređaja određuje se kemijskom reakcijom katode i anode. Daljnje punjenje moguće je povezivanjem vanjskog uređaja. LTO baterije se pune samo pod uvjetom da opskrbljuju istosmjernu struju, a stalni napon postavlja se na potpuno napunjenje. Takvi se uređaji smatraju bez nadzora. Ako je baterija oštećena ili neispravno radi, nije je moguće popraviti. Otvaranjem poklopca uređaja odmah se uništava baterijska ploča.
Naplatu treba povremeno provjeravati posebnim uređajima. Stručnjaci su dužni pregledati kućište radi sigurnosti, terminala i po potrebi očistiti oksidaciju i prljavštinu. Zatvaranje kontakta nije dopušteno.
Baterije se smatraju otpadom klase 2. Odlaganje takvih baterija mora se obavljati u skladu s posebnim propisima.Stoga proizvođači preporučuju da prilikom odlaganja baterija s litijevim titanatom odvedu posebna postrojenja, tvrtke koje ih mogu pravilno obraditi.
Ovi uređaji za pohranu energije postali su proboj u modernoj proizvodnji akumulatora. S pravom se mogu nazvati savršenim, učinkovitim, sigurnim. Međutim, njihov veliki nedostatak određen je visokim troškovima i tržišnim deficitom.
