סוללות ליתיום טיטנט

מגוון סוללות ליתיום-יון הן סוללות ליתיום טיטנט, בהן ליתיום טיטנט, הנוסחה הכימית שלו Li4Ti5O12, משמשת כאלקטרודה המחוברת למקור כוח חיובי (אנודה). פיתוח מכשירים כאלה החל לעסוק בשנות ה -80 הרחוקות.

מהי סוללת ליתיום טיטנט

נכון להיום סוללות ליתיום טיטנט הן סוג נדיר למדי של סוללה חשמלית, וזו הסיבה שמעטים שמעו עליהן. עם זאת, חלוקת המונים תופסת בהדרגה תאוצה ומוצרים דומים נמצאים בשימוש נרחב בתעשיות רבות.

המטרה העיקרית של מכשיר האחסון לאנרגיה חשמלית היא השימוש במכשירים ביתיים מודרניים, כלי רכב חשמליים, מערכות אנרגיה וגאדג'טים מודרניים.

איך ייצור סוללות LTO

יצרנים רבים (Seiko, YABO, Toshiba, Altair Nanotechnologies) מתחילים בהדרגה להציג את ייצור תחמוצת הליום טיטניום, המבוססת על טכנולוגית LTO (תחמוצת טיטניום) מודרנית. בעבודה על טכנולוגיה זו הצליחו היצרנים להשיג מבנה ננו-גבישי מפותח מספיק של האנודה, שהפך למעשה ליתרון העיקרי של המוצרים.

בשונה מהפחמן הנקבובי המשמש ליצירת סוגים אחרים של סוללות ליתיום, המבנה הננו-גבישי מאפשר לאזור אנודה גדול להיות "שימושי", מה שמבטיח את יציבות פני השטח. לדוגמא, טכנולוגיית LTO מאפשרת להשיג שטח פנים אפקטיבי של האנודה כ 100 מ"ר / גרם ואילו עם אנודות פחמן נתון זה הוא כ 3 מ"ר / גרם.

בגלל השטח הגבוה של האנודה, המטען מועבר הרבה יותר מהר, מאפייני הזרמים המותרים גבוהים יותר. כל זה מבטיח את משך המכשיר, יציבות ובטיחות תפעולית.

עיקרון הפעולה וסוללת ליתיום טיטניט מכשיר

המעטה החיצוני של המבנה הוא פלסטיק, חומר מורכב, פחות נפוץ מתכת אל ברזליות. בדגמים רבים יש מסופי מתכת דרכם המוטות הפנימיים מתקשרים עם צרכני המתח החיובי, השלילי והאנרגיה. חיצונית, המכשיר דומה לפריזמה, גליל. המגע החיובי ממוקם בחלקו העליון, והמגע השלילי נמצא בתחתית הסוללה.

כאשר הסוללה פועלת, מתעוררת בה תגובה מסוימת. זרם מצטבר ונמסר בו זמנית, והצבירה והאספקה ​​גבוהים בהרבה מאשר במכשירים שנוצרו בטכנולוגיות ייצור אחרות. מכשירים כאלה ניתנים לטעינה מוגבלת תוך 6 עד 10 דקות בלבד. במהלך הפעולה, הסוללה לא מתחממת ולכן התחממות יתר מוחלטת לחלוטין. העיקרון הבסיסי של הפעולה שונה מעט מסוללות ליתיום-יון.

האלקטרודה השלילית מיוצרת בצורה של גרפיט שכבתי. תהליכים אקראיים מתרחשים בו, אטומים שנטענים בחשמל עוברים לאורך המטריצה ​​ושומרים על מתח. במהלך השחרור, יוני ליתיום מתקשרים עם חמצן, עוברים דרך הקתודה מופנים החוצה. טעינת יוני ליתיום מאבדים את המתח הראשוני שלהם ומתיישבים על פני האנודה עד המטען הבא. תהליך הטעינה חוזר, אך בסדר הפוך. במהלך הפעולה, גזים יכולים להצטבר בתוך המארז, אדיהם מוזרמים דרך פתחים או מתישים מיוחדים.

מאפיינים טכניים של סוללות ליתיום טיטניט

יצרנים זרים ורוסיים מנסים לעמוד בתקן אחד, זה מגדיר את המאפיינים הבאים:

• 30 - 110 W / kg - אחסון אנרגיה;
• בעומס מרבי, המכשיר נותן הספק ספציפי של 3,000 עד 5,100 W / kg;
• לא יותר מ 177 W * h / l צפיפות מטען;
• מתח מדורג - 1.9 - 2.4 וולט, פריקה מרבית - 1.5 וולט - 1.7 וולט;
• יעילות "פריקת מטען" מחזורית בזרמים נמוכים משתנה בתוך 95%, בזרמים גבוהים יותר היא יורדת ל 85%;
• 100,000 שומרים על 90% מקיבולת הסוללה, 20,000 - 80%, חלק מהיצרנים הצליחו להעלות את האחרונים ל40,000 מחזורי טעינה פריקתיים.

מצברים המיוצרים על בסיס LTO מסוגלים לעבוד בתנאים של כפור קשה (מינוס 40 מעלות צלזיוס) ובחום קיצוני (עד פלוס 55 מעלות צלזיוס). פריקה עצמית של סוללה בחודש מ- 2% ל- 5%. יש יצרנים המגדירים תקופת אחריות של יותר מעשר, ואפילו 20 שנה, תלוי בדגם.

סוללת ליתיום טיטנט: יתרונות וחסרונות

המקצוענים יכולים להיחשב:

• התנגדות פנימית נמוכה;
• טעינה מהירה מאוד;
• שעות עבודה ללא הפרעה וארוכות;
• מאפיינים גבוהים של זרמי פריקה וטעינה;
• מאפיינים תפעוליים גבוהים בתנאי מזג אוויר קשים;
• יציבות;
• בטיחות

אנשים רבים מכנים מוצרים כאלה כמקורות אנרגיה "ירוקים", בשל העובדה כי הפעלת המכשירים יכולה להיחשב ידידותית לסביבה. מחזור חיי הסוללה מוגבר משמעותית בגלל השימוש בליתיום טיטנט בייצור האנודה. המכשיר מספק יותר מ 20,000 מחזורי פריקת טעינה. יחד עם זאת החיסרון הוא שהמתח של סוללות כאלה יורד בהתאם לקיבולת שלהם. מתח הפעלה מופחת של 2.4 וולט שבגללו יורד מדד האנרגיה הספציפי. עם זאת, אם מדברים על תנאי הפעלה קריטיים, סוללות אלה הן החזקות ביותר מבין אנלוגים, מכיוון שהם מסוגלים לספק זרימת אנרגיה מרבית.

החיסרון הגדול ביותר של סוללות LTO הוא יישום איטי. עם זאת, רוב היצרנים מתחילים להציג בהדרגה טכנולוגיה חדשה יחסית לייצור ספקי כוח חשמליים בעת יצירת יחידות כאלה.

היכן משתמשים בסוללות LTO?

היתרון הברור של סוללות LTO ממקורות כוח אחרים מאפשר להשתמש בסוללות מסוג זה בכלי רכב חשמליים, רמזורים, תחנות כוח, יאכטות ותחנות טעינה. מתקנים פיננסיים, בתי חולים, מערכות כוח גיבוי, תחנות תקשורת, מרכזי תקשורת, תחנות מזג אוויר עם שלטון עצמי, תחבורה ציבורית.

כאשר מאירים רחובות בהם הטעינה העיקרית של מקור הכוח נובעת מפאנלים סולאריים הצוברים אנרגיה מהשמש. אתה יכול לראות עיצוב דומה ברדארים מזג האוויר, ספקי כוח בלתי ניתנים להפרעה, לשימוש ביתי, מלגזות.

בהדרגה, סוג זה של סוללה מתחיל להיות מובא בענפים אחרים. ניתן לראות אותם במכשירים רפואיים ניידים, שעוני יד, מצלמות וידיאו, מכשירים דיגיטליים ואפילו בטלפונים ניידים ובמחשבים ניידים.

כללים לשימוש וסילוק

המטען העיקרי של המכשיר נקבע על ידי התגובה הכימית של הקתודה והאנודה. טעינה נוספת אפשרית על ידי חיבור מכשיר חיצוני. סוללות LTO נטענות רק בתנאי אספקת זרם ישר, מתח קבוע מוגדר לטעינה מלאה. מכשירים כאלה נחשבים ללא פיקוח. אם הסוללה פגומה או אינה תקינה, לא ניתן לתקן אותה. פתיחת מכסה המכשיר הורסת מייד את צלחת הסוללה.

יש לבדוק את המטען מעת לעת באמצעות מכשירים מיוחדים. מומחים נדרשים לראות את הדיור בבטיחות, במסופים ובמידת הצורך לנקות חמצון ולכלוך. סגירת קשר אינה מותרת.

מצברים נחשבים לפסולת בכיתה 2. סילוק סוללות כאלה חייב להתבצע בהתאם לתקנות מיוחדות.לכן, היצרנים ממליצים כי בעת סילוק סוללות ליתיום טיטנט, יש לקחת אותם למפעלים מיוחדים, חברות שיכולות לעבד אותן כראוי.

התקני אחסון אנרגיה אלה הפכו לפריצת דרך בייצור סוללות מודרני. אפשר לכנות אותם בצדק מושלמים, יעילים, בטוחים. עם זאת, החיסרון הגדול שלהם נקבע על ידי עלות גבוהה וגירעון בשוק.