Różnorodne baterie litowo-jonowe to baterie litowo-tytanowe, w których tytanian litu, którego wzór chemiczny to Li4Ti5O12, jest stosowany jako elektroda podłączona do dodatniego źródła zasilania (anody). Rozwój takich urządzeń zaczął być zaangażowany w odległych latach 80.
Treść
Co to jest bateria tytanianu litu
Do tej pory baterie tytanianu litowego są dość rzadkim rodzajem baterii elektrycznej, dlatego niewielu o nich słyszało. Jednak rozkład masy stopniowo nabiera tempa, a podobne produkty są szeroko stosowane w wielu branżach.
Głównym celem urządzenia do magazynowania energii elektrycznej jest zastosowanie w nowoczesnych urządzeniach gospodarstwa domowego, pojazdach elektrycznych, systemach energetycznych i nowoczesnych gadżetach.
Jaka jest produkcja baterii LTO
Wielu producentów (Seiko, YABO, Toshiba, Altair Nanotechnologies) stopniowo zaczyna wprowadzać produkcję tlenku litu i tytanu w oparciu o nowoczesną technologię LTO (tlenek tytanu). Pracując nad tą technologią, producentom udało się uzyskać dość rozwiniętą nanokrystaliczną strukturę anody, która faktycznie stała się główną zaletą produktów.
W przeciwieństwie do porowatego węgla stosowanego do tworzenia innych rodzajów akumulatorów litowych, struktura nanokrystaliczna pozwala uczynić dużą powierzchnię anodową „użyteczną”, zapewniając stabilność powierzchni. Na przykład technologia LTO umożliwia uzyskanie efektywnej powierzchni anody około 100 m² / g, podczas gdy w przypadku anod węglowych liczba ta wynosi około 3 m² / g.
Ze względu na duży obszar anody ładunek jest przenoszony znacznie szybciej, charakterystyki dopuszczalnych prądów są wyższe. Wszystko to zapewnia czas działania urządzenia, stabilność i bezpieczeństwo użytkowania.
Zasada działania i urządzenie bateria tytanowa litowa
Zewnętrzna powłoka konstrukcji to tworzywo sztuczne, materiał kompozytowy, rzadziej metal nieżelazny. Wiele modeli ma metalowe zaciski, przez które wewnętrzne pręty stykają się z dodatnim, ujemnym napięciem i odbiornikiem energii. Zewnętrznie urządzenie przypomina pryzmat, cylinder. Styk dodatni znajduje się na górze, a styk ujemny na dole baterii.
Gdy akumulator działa, następuje w nim pewna reakcja. Prąd jest gromadzony i dostarczany w tym samym czasie, a akumulacja i podaż są znacznie wyższe niż w urządzeniach wytworzonych przy użyciu innych technologii produkcji. Takie urządzenia można naładować do limitu w zaledwie 6 do 10 minut. Podczas pracy akumulator nie nagrzewa się, więc przegrzanie jest całkowicie wyeliminowane. Podstawowa zasada działania niewiele różni się od akumulatorów litowo-jonowych.
Elektroda ujemna jest wykonana w postaci grafitu warstwowego. Zachodzą w nim losowe procesy, atomy naładowane elektrycznością poruszają się wzdłuż matrycy, utrzymując napięcie. Podczas rozładowania jony litu oddziałują z tlenem, przechodząc przez katodę są kierowane na zewnątrz. Ładujące jony litu tracą napięcie początkowe i osiadają na powierzchni anody do następnego ładowania. Proces ładowania jest powtarzany, ale w odwrotnej kolejności. Podczas pracy gazy mogą gromadzić się wewnątrz obudowy, a ich opary są odprowadzane przez specjalne otwory lub wydechy.
Charakterystyka techniczna akumulatorów litowo-tytanowych
Zagraniczni i rosyjscy producenci starają się przestrzegać jednego standardu, który określa następujące cechy:
- 30 - 110 W / kg - magazynowanie energii;
- przy maksymalnym obciążeniu urządzenie zapewnia moc właściwą od 3000 do 5 100 W / kg;
- nie więcej niż 177 W * h / l gęstość ładunku;
- napięcie znamionowe - 1,9 - 2,4 V, maksymalne rozładowanie - 1,5 V - 1,7 V;
- wydajność cyklicznego „rozładowania” przy niskich prądach waha się w granicach 95%, przy wyższych prądach spada do 85%;
- 100 000 zachowuje 90% pojemności akumulatora, 20 000 - 80%, niektórym producentom udało się zwiększyć ten ostatni do 40 000 cykli rozładowania.
Baterie wykonane na bazie LTO mogą pracować w warunkach silnego mrozu (od minus 40 ° C) i w ekstremalnych temperaturach (do plus 55 ° C). Samorozładowanie baterii miesięcznie od 2% do 5%. Niektórzy producenci określają okres gwarancji dłuższy niż 10, a nawet 20 lat, w zależności od modelu.
Bateria tytanianu litu: zalety i wady
Zalety można rozważyć:
- niski opór wewnętrzny;
- bardzo szybkie ładowanie;
- nieprzerwane i długie godziny pracy;
- wysoka charakterystyka prądów rozładowania i ładowania;
- wysokie parametry operacyjne w niesprzyjających warunkach pogodowych;
- stabilność;
- bezpieczeństwo
Wiele osób nazywa takie produkty „zielonymi” źródłami energii, ponieważ działanie urządzeń można uznać za przyjazne dla środowiska. Cykl życia baterii znacznie się wydłuża dzięki zastosowaniu tytanianu litu w produkcji anody. Urządzenie zapewnia ponad 20 000 cykli ładowania i rozładowania. Jednocześnie wadą jest to, że napięcie takich akumulatorów spada w zależności od ich pojemności. Zmniejszone napięcie robocze o wartości 2,4 V, dzięki któremu zmniejsza się wskaźnik energii właściwej. Jednak mówiąc o krytycznych warunkach pracy, akumulatory te są najsilniejsze wśród analogów, ponieważ są w stanie zapewnić maksymalny przepływ energii.
Największą wadą akumulatorów LTO jest ich powolne wdrażanie. Większość producentów zaczyna jednak stopniowo wprowadzać stosunkowo nową technologię produkcji zasilaczy elektrycznych podczas tworzenia takich urządzeń.
Gdzie stosuje się baterie LTO?
Wyraźna zaleta akumulatorów LTO z innych źródeł zasilania umożliwia szerokie zastosowanie tego typu akumulatorów w pojazdach elektrycznych, światłach, elektrowniach, jachtach i stacjach ładowania. Obiekty finansowe, szpitale, zapasowe systemy zasilania, stacje łączności, centra telekomunikacyjne, samorządowe stacje pogodowe, transport publiczny.
Podczas oświetlania ulic, na których główne ładowanie źródła zasilania jest spowodowane panelami słonecznymi, które gromadzą energię słoneczną. Podobny projekt można zobaczyć w radarach pogodowych, zasilaczach awaryjnych, do użytku domowego, na wózkach widłowych.
Stopniowo ten typ baterii zaczyna być wprowadzany w innych branżach. Można je zobaczyć w mobilnych urządzeniach medycznych, zegarkach na rękę, kamerach, urządzeniach cyfrowych, a nawet w telefonach komórkowych i laptopach.
Zasady użytkowania i usuwania
Pierwotny ładunek urządzenia jest określony przez reakcję chemiczną katody i anody. Dalsze ładowanie jest możliwe po podłączeniu urządzenia zewnętrznego. Akumulatory LTO są ładowane tylko pod warunkiem dostarczenia prądu stałego, stałe napięcie jest ustawione na pełne naładowanie. Takie urządzenia są uważane za nienadzorowane. Jeśli akumulator jest uszkodzony lub działa nieprawidłowo, nie można go naprawić. Otwarcie pokrywy urządzenia natychmiast niszczy płytkę baterii.
Opłata powinna być okresowo sprawdzana za pomocą specjalnych urządzeń. Specjaliści są zobowiązani do przeglądania obudowy pod kątem bezpieczeństwa, zacisków, a jeśli to konieczne, usuwają utlenianie i brud. Zamknięcie kontaktu jest niedozwolone.
Baterie są uważane za odpady klasy 2 zagrożenia. Utylizacja takich baterii musi być przeprowadzona zgodnie ze specjalnymi przepisami.Dlatego producenci zalecają, aby utylizując baterie tytanianu litu, zabrać je do specjalnych zakładów, firm, które mogą je właściwie przetworzyć.
Te urządzenia do przechowywania energii stały się przełomem w nowoczesnej produkcji akumulatorów. Można je słusznie nazwać doskonałym, skutecznym, bezpiecznym. Jednak na ich dużą wadę wpływ mają wysokie koszty i deficyt rynkowy.
