Batterie al litio titanato

Una varietà di batterie agli ioni di litio sono batterie al litio titanato, in cui il titanato di litio, la cui formula chimica è Li4Ti5O12, viene utilizzato come elettrodo collegato a una fonte di energia positiva (anodo). Lo sviluppo di tali dispositivi iniziò ad essere impegnato nei lontani anni '80.

Che cos'è una batteria al litio titanato

Ad oggi, le batterie al litio titanato sono un tipo piuttosto raro di batteria elettrica, motivo per cui pochi ne hanno sentito parlare. Tuttavia, la distribuzione di massa sta gradualmente guadagnando slancio e prodotti simili sono ampiamente utilizzati in molti settori.

Lo scopo principale del dispositivo di accumulo dell'energia elettrica è l'uso in moderni elettrodomestici, veicoli elettrici, sistemi energetici e gadget moderni.

Come è la produzione di batterie LTO

Molti produttori (Seiko, YABO, Toshiba, Altair Nanotechnologies) stanno gradualmente iniziando a introdurre la produzione di ossido di litio e titanio, basata sulla moderna tecnologia LTO (ossido di titanio). Lavorando su questa tecnologia, i produttori sono stati in grado di ottenere una struttura nanocristallina sufficientemente sviluppata dell'anodo, che in realtà è diventato il principale vantaggio dei prodotti.

Contrariamente al carbonio poroso utilizzato per creare altri tipi di batterie al litio, la struttura nanocristallina consente di rendere “utile” una vasta area anodica, garantendo la stabilità della superficie. Ad esempio, la tecnologia LTO consente di ottenere una superficie effettiva dell'anodo di circa 100 m² / g, mentre con gli anodi in carbonio questa cifra è di circa 3 m² / g.

A causa dell'alta area dell'anodo, la carica viene trasferita molto più velocemente, le caratteristiche delle correnti consentite sono più elevate. Tutto ciò garantisce la durata del dispositivo, stabilità e sicurezza operativa.

Il principio di funzionamento e la batteria al litio titanato del dispositivo

Il guscio esterno della struttura è in plastica, materiale composito, meno comunemente metallo non ferroso. Molti modelli hanno terminali metallici attraverso i quali le aste interne entrano in contatto con la tensione positiva, negativa e il consumo di energia. Esternamente, il dispositivo ricorda un prisma, un cilindro. Il contatto positivo si trova nella parte superiore e il contatto negativo si trova nella parte inferiore della batteria.

Quando la batteria funziona, una certa reazione procede in essa. La corrente viene accumulata e consegnata contemporaneamente e l'accumulo e l'offerta sono molto più elevati rispetto ai dispositivi creati utilizzando altre tecnologie di produzione. Tali dispositivi possono essere caricati al limite in soli 6-10 minuti. Durante il funzionamento, la batteria non si riscalda, quindi il surriscaldamento viene completamente eliminato. Il principio di base del funzionamento differisce poco dalle batterie agli ioni di litio.

L'elettrodo negativo è realizzato sotto forma di grafite a strati. In esso si svolgono processi casuali, gli atomi carichi di elettricità si muovono lungo la matrice, mantenendo la tensione. Durante la scarica, gli ioni di litio interagiscono con l'ossigeno, passando attraverso il catodo viene diretto fuori. Gli ioni di litio in carica perdono la loro tensione iniziale e si depositano sulla superficie dell'anodo fino alla carica successiva. Il processo di ricarica viene ripetuto, ma in ordine inverso. Durante il funzionamento, i gas possono accumularsi all'interno del contenitore, i loro vapori vengono scaricati attraverso aperture o scarichi speciali.

Caratteristiche tecniche delle batterie al litio titanato

I produttori stranieri e russi stanno cercando di aderire a uno standard, questo definisce le seguenti caratteristiche:

• 30 - 110 W / kg - accumulo di energia;
• al massimo carico, il dispositivo fornisce una potenza specifica da 3.000 a 5.100 W / kg;
• non più di 177 W * h / l densità di carica;
• tensione nominale - 1,9 - 2,4 V, scarica massima - 1,5 V - 1,7 V;
• l'efficienza ciclica di "scarica-scarica" ​​a basse correnti varia entro il 95%, a correnti più alte scende all'85%;
• 100.000 mantiene il 90% della capacità della batteria, 20.000 - 80%, alcuni produttori sono riusciti a portare quest'ultima a 40.000 cicli di scarica.

Le batterie prodotte sulla base di LTO sono in grado di funzionare in condizioni di forte gelo (da meno 40 ° C) e in condizioni di calore estremo (fino a più 55 ° C). Autoscarica della batteria al mese dal 2% al 5%. Alcuni produttori definiscono un periodo di garanzia di oltre 10 o addirittura 20 anni, a seconda del modello.

Batteria al litio titanato: pro e contro

I professionisti possono essere considerati:

• bassa resistenza interna;
• carica molto veloce;
• orario di lavoro prolungato e ininterrotto;
• elevate caratteristiche delle correnti di scarica e di carica;
• elevate caratteristiche operative in condizioni meteorologiche avverse;
• stabilità;
• sicurezza.

Molte persone chiamano tali prodotti fonti di energia "verdi", a causa del fatto che il funzionamento dei dispositivi può essere considerato ecologico. Il ciclo di vita della batteria è significativamente aumentato a causa dell'uso del titanato di litio nella fabbricazione dell'anodo. Il dispositivo offre oltre 20.000 cicli di carica-scarica. Allo stesso tempo, lo svantaggio è che la tensione di tali batterie diminuisce a seconda della loro capacità. Tensione operativa ridotta di 2,4 V a causa della quale l'indice di energia specifico diminuisce. Tuttavia, parlando di condizioni operative critiche, queste batterie sono le più potenti tra gli analoghi, in quanto sono in grado di fornire il massimo flusso di energia.

Il più grande svantaggio delle batterie LTO è la loro lenta implementazione. Tuttavia, la maggior parte dei produttori sta iniziando a introdurre gradualmente una tecnologia relativamente nuova per la produzione di alimentatori elettrici durante la creazione di tali unità.

Dove vengono utilizzate le batterie LTO?

Il chiaro vantaggio delle batterie LTO da altre fonti di energia consente di utilizzare ampiamente questo tipo di batteria in veicoli elettrici, semafori, centrali elettriche, yacht e stazioni di ricarica. Strutture finanziarie, ospedali, sistemi di alimentazione di riserva, stazioni di comunicazione, centri di telecomunicazione, stazioni meteorologiche autonome, trasporti pubblici.

Quando si illuminano strade in cui la principale ricarica della fonte di energia è dovuta ai pannelli solari che accumulano energia dal sole. Puoi vedere un design simile in radar meteorologici, gruppi di continuità, per uso domestico, carrelli elevatori.

A poco a poco, questo tipo di batteria inizia ad essere introdotto in altri settori. Possono essere visti in dispositivi medici mobili, orologi da polso, videocamere, dispositivi digitali e persino in telefoni cellulari e laptop.

Regole per l'uso e lo smaltimento

La carica primaria del dispositivo è determinata dalla reazione chimica del catodo e dell'anodo. Ulteriori addebiti sono possibili collegando un dispositivo esterno. Le batterie LTO vengono caricate solo a condizione di fornire corrente continua, una tensione costante viene impostata su una carica completa. Tali dispositivi sono considerati incustoditi. Se la batteria è danneggiata o non funziona correttamente, non può essere riparata. L'apertura del coperchio del dispositivo distrugge immediatamente la piastra della batteria.

La carica deve essere controllata periodicamente con dispositivi speciali. Gli specialisti sono tenuti a visionare l'alloggiamento per la sicurezza, i terminali e, se necessario, pulire l'ossidazione e lo sporco. La chiusura dei contatti non è consentita.

Le batterie sono considerate rifiuti di classe 2 di pericolo. Lo smaltimento di tali batterie deve essere effettuato in conformità con le normative speciali.Pertanto, i produttori raccomandano di riciclare le batterie al litio titanato in impianti speciali, aziende che possono elaborarle correttamente.

Questi dispositivi di accumulo dell'energia sono diventati una svolta nella moderna produzione di batterie. Possono essere giustamente definiti perfetti, efficaci, sicuri. Tuttavia, il loro grande svantaggio è determinato dai costi elevati e dal deficit di mercato.