Ličio jonų akumuliatorių įvairovė yra ličio titanatas, kuriuose ličio titanatas, kurio cheminė formulė yra Li4Ti5O12, yra naudojamas kaip elektrodas, prijungtas prie teigiamo energijos šaltinio (anodo). Tokių prietaisų kūrimas pradėjo domėtis tolimais 80-aisiais.
Turinys
Kas yra ličio titanato baterija
Iki šiol ličio titanato baterijos yra gana retas elektrinių baterijų tipas, todėl tik nedaugelis apie jas yra girdėję. Tačiau masinis platinimas pamažu įgauna pagreitį ir panašūs produktai yra plačiai naudojami daugelyje pramonės šakų.
Pagrindinis elektros energijos kaupimo įtaiso tikslas yra naudojimas šiuolaikiniuose buitiniuose prietaisuose, elektrinėse transporto priemonėse, energijos sistemose ir moderniuose prietaisuose.
Kaip vyksta LTO baterijų gamyba
Daugelis gamintojų („Seiko“, „YABO“, „Toshiba“, „Altair Nanotechnologies“) pamažu pradeda gaminti ličio titano oksido gamybą, pagrįstą šiuolaikine LTO (titano oksido) technologija. Dirbdami su šia technologija, gamintojai sugebėjo gauti pakankamai išvystytą nanokristalinę anodo struktūrą, kuri iš tikrųjų tapo pagrindiniu gaminių pranašumu.
Priešingai nei akytoji anglis, naudojama kuriant kitų tipų ličio baterijas, nanokristalinė struktūra leidžia didelį anodo plotą padaryti „naudingu“, užtikrinant paviršiaus stabilumą. Pavyzdžiui, LTO technologija leidžia gauti maždaug 100 m² / g efektyvų anodo paviršiaus plotą, o naudojant anglies anodus - apie 3 m² / g.
Dėl didelio anodo ploto krūvis perduodamas daug greičiau, leistinų srovių charakteristikos yra aukštesnės. Visa tai užtikrina prietaiso veikimo laiką, stabilumą ir darbo saugą.
Veikimo principas ir prietaiso ličio titanato baterija
Išorinis konstrukcijos apvalkalas yra plastikas, kompozicinė medžiaga, rečiau spalvotas metalas. Daugelyje modelių yra metaliniai gnybtai, per kuriuos vidiniai strypai liečiasi su teigiama, neigiama įtampa ir energijos vartotoju. Išoriškai prietaisas primena prizmę, cilindrą. Teigiamas kontaktas yra akumuliatoriaus viršuje, o neigiamas - apačioje.
Kai baterija veikia, joje vyksta tam tikra reakcija. Srovė kaupiama ir tiekiama vienu metu, o kaupimas ir tiekimas yra daug didesnis nei įrenginiuose, sukurtuose naudojant kitas gamybos technologijas. Tokie prietaisai gali būti įkrauti iki ribinės vertės tik per 6–10 minučių. Veikimo metu akumuliatorius nešildomas, todėl perkaitimas visiškai pašalinamas. Pagrindinis veikimo principas mažai kuo skiriasi nuo ličio jonų akumuliatorių.
Neigiamas elektrodas pagamintas iš sluoksniuoto grafito. Jame vyksta atsitiktiniai procesai, atomai, įkrauti elektra, juda išilgai matricos, išlaikydami įtampą. Iškrovimo metu ličio jonai sąveikauja su deguonimi, pro katodą praleidžiami. Įkraunami ličio jonai praranda pradinę įtampą ir nusėda ant anodo paviršiaus iki kito įkrovimo. Įkrovimo procesas kartojamas, tačiau atvirkštine tvarka. Eksploatacijos metu dujos gali kauptis korpuso viduje, jų garai išleidžiami per specialias angas ar išmetimus.
Ličio titanato baterijų techninės charakteristikos
Užsienio ir Rusijos gamintojai bando laikytis vieno standarto, kuris apibūdina šias savybes:
- 30 - 110 W / kg - energijos kaupimas;
- esant didžiausiai apkrovai, prietaiso savitoji galia yra nuo 3000 iki 5100 W / kg;
- krūvio tankis ne didesnis kaip 177 W * h / l;
- vardinė įtampa - 1,9 - 2,4 V, maksimali iškrova - 1,5 V - 1,7 V;
- ciklinis „įkrovos iškrovos“ efektyvumas esant žemoms srovėms svyruoja tarp 95%, didesnėms srovėms sumažėja iki 85%;
- 100 000 išlaiko 90% akumuliatoriaus talpos, 20 000 - 80%, kai kuriems gamintojams pastarąjį pavyko padidinti iki 40 000 iškrovimo-įkrovimo ciklų.
Baterijos, pagamintos remiantis LTO, gali veikti esant stipriam šalčiui (nuo minus 40 ° C) ir esant dideliam karščiui (iki plius 55 ° C). Akumuliatoriaus savaiminis išsikrovimas per mėnesį nuo 2% iki 5%. Kai kurie gamintojai nustato ilgesnį nei 10 ar net 20 metų garantinį laikotarpį, priklausomai nuo modelio.
Ličio titanato baterija: prieš ir prieš
Privalumai gali būti laikomi:
- mažas vidinis pasipriešinimas;
- labai greitas įkrovimas;
- nepertraukiamas ir ilgas darbo laikas;
- aukštos iškrovos ir įkrovimo srovių charakteristikos;
- aukštos eksploatacinės savybės nepalankiomis oro sąlygomis;
- stabilumas;
- saugumas
Daugelis žmonių tokius gaminius vadina „žaliais“ energijos šaltiniais, nes prietaisų veikimas gali būti laikomas ekologišku. Akumuliatoriaus veikimo laikas žymiai padidėja dėl ličio titanato naudojimo gaminant anodą. Įrenginys teikia daugiau nei 20 000 įkrovimo-iškrovimo ciklų. Tuo pačiu metu trūkumas yra tas, kad tokių baterijų įtampa mažėja priklausomai nuo jų talpos. Sumažinta 2,4 V darbinė įtampa, dėl kurios mažėja savitasis energijos indeksas. Tačiau kalbant apie kritines darbo sąlygas, šios baterijos yra galingiausios tarp analogų, nes jos gali užtikrinti maksimalų energijos srautą.
Didžiausias LTO baterijų trūkumas yra lėtas jų įgyvendinimas. Tačiau dauguma gamintojų, kurdami tokius blokus, pradeda pamažu diegti palyginti naują elektros energijos šaltinių gamybos technologiją.
Kur naudojamos LTO baterijos?
Akivaizdus LTO akumuliatorių, gaunamų iš kitų energijos šaltinių, pranašumas leidžia plačiai naudoti šio tipo akumuliatorius elektrinėse transporto priemonėse, šviesoforuose, elektrinėse, jachtose ir įkrovimo stotyse. Finansinės priemonės, ligoninės, atsarginės energijos sistemos, ryšių stotys, telekomunikacijų centrai, savivaldos oro stotys, viešasis transportas.
Apšviečiant gatves, kuriose pagrindinis energijos šaltinio įkrovimas vyksta dėl saulės baterijų, kaupiančių saulės energiją. Panašią konstrukciją galite pamatyti oro radaruose, nepertraukiamo maitinimo šaltiniuose, namų naudojimui, krautuvuose.
Palaipsniui šio tipo akumuliatoriai pradedami naudoti kitose pramonės šakose. Juos galima pamatyti mobiliuose medicinos prietaisuose, rankiniuose laikrodžiuose, vaizdo kamerose, skaitmeniniuose prietaisuose ir net mobiliuosiuose telefonuose bei nešiojamuosiuose kompiuteriuose.
Naudojimo ir šalinimo taisyklės
Pagrindinis prietaiso krūvis nustatomas pagal katodo ir anodo cheminę reakciją. Papildomas įkrovimas galimas prijungus išorinį įrenginį. LTO akumuliatoriai įkraunami tik tiekiant nuolatinę srovę, pastovi įtampa nustatoma visu įkrovimu. Tokie įtaisai laikomi be priežiūros. Jei akumuliatorius yra sugadintas ar netinkamai veikia, jo negalima pataisyti. Atidarę prietaiso dangtelį, akumuliatoriaus plokštelė iškart sunaikinama.
Įkrova turėtų būti periodiškai tikrinama specialiais prietaisais. Specialistai turi apžiūrėti korpuso saugumą, gnybtus ir, jei reikia, nuvalyti oksidaciją ir nešvarumus. Kontaktų uždaryti neleidžiama.
Baterijos laikomos 2 pavojingumo klasės atliekomis. Tokias baterijas reikia išmesti laikantis specialių taisyklių.Todėl gamintojai rekomenduoja perdirbti ličio titanato baterijas specialioms gamykloms, įmonėms, kurios gali tinkamai jas perdirbti.
Šie energijos kaupimo įtaisai tapo šiuolaikinės baterijų gamybos proveržiu. Jie teisingai gali būti vadinami tobulais, veiksmingais, saugiais. Tačiau didelį jų trūkumą lemia didelės išlaidos ir rinkos deficitas.
