Lithium titanaat batterijen

Een verscheidenheid aan lithium-ionbatterijen zijn lithiumtitanaatbatterijen, waarbij lithiumtitanaat, waarvan de chemische formule Li4Ti5O12 is, wordt gebruikt als de elektrode die is aangesloten op een positieve stroombron (anode). De ontwikkeling van dergelijke apparaten begon in de verre jaren 80 te worden uitgevoerd.

Wat is een lithiumtitanaatbatterij

Tot op heden zijn lithiumtitanaatbatterijen een vrij zeldzaam type elektrische batterij, en daarom zijn er maar weinigen van gehoord. De massadistributie neemt echter geleidelijk aan toe en vergelijkbare producten worden op grote schaal in veel industrieën gebruikt.

Het hoofddoel van het opslagapparaat voor elektrische energie is het gebruik in moderne huishoudelijke apparaten, elektrische voertuigen, energiesystemen en moderne gadgets.

Hoe is de productie van LTO-batterijen

Veel fabrikanten (Seiko, YABO, Toshiba, Altair Nanotechnologies) beginnen geleidelijk de productie van Lithium Titanium Oxide te introduceren, gebaseerd op moderne LTO (titaniumoxide) technologie. Door aan deze technologie te werken, konden fabrikanten een voldoende ontwikkelde nanokristallijne structuur van de anode verkrijgen, wat eigenlijk het belangrijkste voordeel van de producten werd.

In tegenstelling tot de poreuze koolstof die wordt gebruikt om andere soorten lithiumbatterijen te maken, maakt de nanokristallijne structuur het mogelijk om een ​​groot anodegebied "nuttig" te maken, waardoor de stabiliteit van het oppervlak wordt gewaarborgd. LTO-technologie maakt het bijvoorbeeld mogelijk om een ​​effectief anode-oppervlak van ongeveer 100 m² / g te verkrijgen, terwijl dit bij koolstofanodes ongeveer 3 m² / g is.

Vanwege het hoge oppervlak van de anode wordt de lading veel sneller overgedragen, de kenmerken van de toelaatbare stromen zijn hoger. Dit alles zorgt voor de duur van het apparaat, stabiliteit en operationele veiligheid.

Het werkingsprincipe en de lithium-titanaatbatterij van het apparaat

De buitenste schil van de structuur is kunststof, composietmateriaal, minder gebruikelijk non-ferrometaal. Veel modellen hebben metalen klemmen waardoor de interne staven contact maken met de positieve, negatieve spanning en energieconsument. Extern lijkt het apparaat op een prisma, een cilinder. Het positieve contact bevindt zich bovenaan en het negatieve contact bevindt zich onderaan de batterij.

Wanneer de batterij werkt, treedt er een bepaalde reactie op. Stroom wordt gelijktijdig verzameld en geleverd en de accumulatie en toevoer zijn veel hoger dan bij apparaten die met andere productietechnologieën zijn gemaakt. Dergelijke apparaten kunnen in slechts 6 tot 10 minuten tot het uiterste worden opgeladen. Tijdens het gebruik wordt de batterij niet warm, waardoor oververhitting volledig wordt geëlimineerd. Het basisprincipe van de werking verschilt weinig van lithium-ionbatterijen.

De negatieve elektrode is gemaakt in de vorm van gelaagd grafiet. Daarin vinden willekeurige processen plaats, atomen belast met elektriciteit bewegen langs de matrix, waardoor spanning wordt gehandhaafd. Tijdens de ontlading werken lithiumionen in wisselwerking met zuurstof, die door de kathode wordt geleid. Opladen van lithiumionen verliezen hun initiële spanning en vestigen zich op het oppervlak van de anode tot de volgende lading. Het laadproces wordt herhaald, maar in omgekeerde volgorde. Tijdens bedrijf kunnen gassen zich ophopen in de behuizing, hun dampen worden afgevoerd via speciale openingen of uitlaten.

Technische kenmerken van lithiumtitanaatbatterijen

Buitenlandse en Russische fabrikanten proberen zich aan één standaard te houden, deze definieert de volgende kenmerken:

• 30 - 110 W / kg - energieopslag;
• bij maximale belasting geeft het apparaat een specifiek vermogen van 3.000 tot 5.100 W / kg;
• niet meer dan 177 W * h / l ladingsdichtheid;
• nominale spanning - 1,9 - 2,4 V, maximale ontlading - 1,5 V - 1,7 V;
• cyclische "lading-ontlading" efficiëntie bij lage stromen varieert binnen 95%, bij hogere stromen daalt het tot 85%;
• 100.000 behoudt 90% van de batterijcapaciteit, 20.000 - 80%, sommige fabrikanten slaagden erin deze laatste te verhogen tot 40.000 ontladingscycli.

Batterijen op basis van LTO kunnen werken onder zware vorstomstandigheden (vanaf min 40 ° C) en bij extreme hitte (tot plus 55 ° C). Zelfontlading van de batterij per maand van 2% tot 5%. Sommige fabrikanten definiëren een garantieperiode van meer dan 10 of zelfs 20 jaar, afhankelijk van het model.

Lithiumtitanaatbatterij: voor- en nadelen

De pluspunten kunnen worden overwogen:

• lage interne weerstand;
• zeer snel opladen;
• ononderbroken en lange werktijden;
• hoge kenmerken van ontladings- en laadstromen;
• hoge operationele kenmerken in ongunstige weersomstandigheden;
• stabiliteit;
• veiligheid.

Veel mensen noemen dergelijke producten "groene" energiebronnen, omdat de werking van de apparaten als milieuvriendelijk kan worden beschouwd. De levensduur van de batterij is aanzienlijk toegenomen door het gebruik van lithiumtitanaat bij de vervaardiging van de anode. Het apparaat biedt meer dan 20.000 laad / ontlaadcycli. Tegelijkertijd is het nadeel dat de spanning van dergelijke batterijen afneemt afhankelijk van hun capaciteit. Lagere bedrijfsspanning van 2,4 V waardoor de specifieke energie-index daalt. Over kritieke bedrijfsomstandigheden gesproken, deze batterijen zijn echter de krachtigste van alle analogen, omdat ze een maximale energiestroom kunnen bieden.

Het grootste nadeel van LTO-batterijen is hun trage implementatie. De meeste fabrikanten beginnen echter geleidelijk een relatief nieuwe technologie te introduceren voor de productie van elektrische voedingen bij het creëren van dergelijke eenheden.

Waar worden LTO-batterijen gebruikt?

Het duidelijke voordeel van LTO-batterijen van andere stroombronnen maakt het mogelijk om dit type batterij op grote schaal te gebruiken in elektrische voertuigen, verkeerslichten, energiecentrales, jachten en laadstations. Financiële voorzieningen, ziekenhuizen, back-up stroomsystemen, communicatiestations, telecommunicatiecentra, zelfbesturende weerstations, openbaar vervoer.

Bij het verlichten van straten waar de belangrijkste lading van de stroombron te wijten is aan zonnepanelen die energie van de zon verzamelen. U kunt een soortgelijk ontwerp zien in weerradars, ononderbroken voedingen, voor thuisgebruik, vorkheftrucks.

Geleidelijk wordt dit type batterij in andere industrieën geïntroduceerd. Ze zijn te zien in mobiele medische apparaten, polshorloges, camcorders, digitale apparaten en zelfs in mobiele telefoons en laptops.

Regels voor gebruik en verwijdering

De primaire lading van het apparaat wordt bepaald door de chemische reactie van de kathode en anode. Verder opladen is mogelijk door een extern apparaat aan te sluiten. LTO-batterijen worden alleen opgeladen als ze gelijkstroom leveren, een constante spanning wordt volledig opgeladen. Dergelijke apparaten worden als onbeheerd beschouwd. Als de batterij beschadigd is of niet goed werkt, kan deze niet worden gerepareerd. Het openen van het deksel van het apparaat vernietigt onmiddellijk de batterijplaat.

De lading moet periodiek worden gecontroleerd met speciale apparaten. Specialisten zijn verplicht om de behuizing te bekijken op veiligheid, terminals en, indien nodig, oxidatie en vuil te verwijderen. Contactsluiting is niet toegestaan.

Batterijen worden als afval van klasse 2 beschouwd. Het weggooien van dergelijke batterijen moet worden uitgevoerd in overeenstemming met speciale voorschriften.Daarom adviseren fabrikanten dat bij het weggooien van lithiumtitanaatbatterijen deze naar speciale fabrieken moeten worden gebracht, bedrijven die deze correct kunnen verwerken.

Deze apparaten voor energieopslag zijn een doorbraak geworden in de productie van moderne batterijen. Ze kunnen met recht perfect, effectief en veilig worden genoemd. Hun grote nadeel wordt echter bepaald door de hoge kosten en het markttekort.