Baterii cu titanat de litiu

O varietate de baterii cu ioni de litiu sunt bateriile de titanat de litiu, în care titanatul de litiu, a cărui formulă chimică este Li4Ti5O12, este utilizat ca electrod conectat la o sursă de energie pozitivă (anod). Dezvoltarea acestor dispozitive a început să fie angajată în anii 80.

Ce este o baterie cu titanat de litiu

Până în prezent, bateriile de titanat de litiu sunt un tip destul de rar de baterii electrice, motiv pentru care puțini au auzit despre ele. Cu toate acestea, distribuția de masă crește treptat și produse similare sunt utilizate pe scară largă în multe industrii.

Scopul principal al dispozitivului de stocare a energiei electrice este utilizarea în electrocasnice moderne, vehicule electrice, sisteme energetice și gadgeturi moderne.

Cum este producția de baterii LTO

Mulți producători (Seiko, YABO, Toshiba, Altair Nanotehnologii) încep treptat să introducă producția de oxid de litiu, bazat pe tehnologia modernă LTO (oxid de titan). Lucrând pe această tehnologie, producătorii au reușit să obțină o structură nanocristalină suficient de dezvoltată a anodului, care a devenit de fapt principalul avantaj al produselor.

Spre deosebire de carbonul poros folosit pentru crearea altor tipuri de baterii de litiu, structura nanocristalină permite „o suprafață” anodică mare, care să fie „utilă”, asigurând stabilitatea suprafeței. De exemplu, tehnologia LTO face posibilă obținerea unei suprafețe de anod efective de aproximativ 100 m² / g, în timp ce cu anodii de carbon această cifră este de aproximativ 3 m² / g.

Datorită zonei înalte a anodului, încărcarea este transferată mult mai rapid, caracteristicile curenților admisibili sunt mai mari. Toate acestea asigură durata dispozitivului, stabilitatea și siguranța operațională.

Principiul de funcționare și dispozitivul bateriei de titanat de litiu

Învelișul exterior al structurii este material plastic, compozit, mai puțin obișnuit metal neferos. Multe modele au terminale metalice prin care tijele interne intră în contact cu consumatorul de energie pozitiv, negativ și de energie. În exterior, dispozitivul seamănă cu o prismă, cu un cilindru. Contactul pozitiv este situat în partea de sus, iar contactul negativ se află în partea de jos a bateriei.

Când bateria funcționează, o anumită reacție are loc în ea. Curentul este acumulat și livrat simultan, iar acumularea și furnizarea sunt mult mai mari decât la dispozitivele create folosind alte tehnologii de producție. Astfel de dispozitive pot fi încărcate până la limită în doar 6 până la 10 minute. În timpul funcționării, bateria nu se încălzește, astfel încât supraîncălzirea este complet eliminată. Principiul de bază de funcționare diferă puțin de bateriile cu ioni de litiu.

Electrodul negativ este realizat sub formă de grafit stratificat. Procesele aleatorii au loc în ea, atomii încărcați cu electricitate se deplasează de-a lungul matricei, menținând tensiunea. În timpul descărcării, ionii de litiu interacționează cu oxigenul, care trece prin catod sunt direcționați. Ionii de litiu care se încarcă își pierd tensiunea inițială și se așează pe suprafața anodului până la următoarea încărcare. Procesul de încărcare este repetat, dar în ordine inversă. În timpul funcționării, gazele se pot acumula în interiorul carcasei, vaporii lor sunt descărcați prin deschideri speciale sau evacuări.

Caracteristicile tehnice ale bateriilor de titanat de litiu

Producătorii străini și ruși încearcă să respecte un standard, aceasta definește următoarele caracteristici:

• 30 - 110 W / kg - stocare de energie;
• la sarcină maximă, dispozitivul oferă o putere specifică de la 3.000 la 5.100 W / kg;
• nu mai mult de 177 W * h / l densitatea de încărcare;
• tensiune nominală - 1,9 - 2,4 V, descărcare maximă - 1,5 V - 1,7 V;
• Eficiența ciclică a „descărcării de încărcare” la curenții mici variază între 95%, iar la curenții mai mari scade la 85%;
• 100.000 păstrează 90% din capacitatea bateriei, 20.000 - 80%, unii producători reușind să-l ridice pe cei din urmă la 40.000 de cicluri de descărcare.

Bateriile fabricate pe baza de LTO pot funcționa în condiții de îngheț sever (de la minus 40 ° C) și la căldură extremă (până la 55 ° C). Auto-descărcare a bateriei pe lună de la 2% la 5%. Unii producători definesc o perioadă de garanție mai mare de 10, sau chiar 20 de ani, în funcție de model.

Baterie cu titanat de litiu: pro și contra

Avantajele pot fi considerate:

• rezistență internă scăzută;
• încărcare foarte rapidă;
• ore de lucru neîntrerupte și lungi;
• caracteristici ridicate ale curenților de descărcare și de încărcare;
• caracteristici operaționale ridicate în condiții meteorologice nefavorabile;
• stabilitate;
• de siguranță.

Multe persoane numesc astfel de produse "verzi" surse de energie, datorită faptului că funcționarea dispozitivelor poate fi considerată ecologică. Ciclul de viață al bateriei este crescut semnificativ datorită utilizării titanatului de litiu la fabricarea anodului. Dispozitivul oferă mai mult de 20.000 de cicluri de descărcare-încărcare. În același timp, dezavantajul este că tensiunea acestor baterii scade în funcție de capacitatea lor. Tensiune de operare redusă de 2,4 V datorită căreia indicele energetic specific scade. Cu toate acestea, vorbind despre condiții critice de funcționare, aceste baterii sunt cele mai puternice printre analogi, deoarece acestea sunt capabile să asigure un debit maxim de energie.

Cel mai mare dezavantaj al bateriilor LTO este implementarea lor lentă. Cu toate acestea, majoritatea producătorilor încep să introducă treptat o tehnologie relativ nouă pentru producerea de surse de energie electrică atunci când creează astfel de unități.

Unde se folosesc bateriile LTO?

Avantajul clar al bateriilor LTO de la alte surse de energie face posibilă utilizarea pe scară largă a acestui tip de baterii în vehicule electrice, semafoare, centrale electrice, iahturi și stații de încărcare. Facilități financiare, spitale, sisteme de alimentare cu rezervă, stații de comunicații, centre de telecomunicații, stații meteo cu guvernare autonomă, transport public.

La iluminarea străzilor unde reîncărcarea principală a sursei de energie se datorează panourilor solare care acumulează energie de la soare. Puteți vedea un design similar în radarele meteorologice, surse de alimentare neîntrerupte, pentru uz casnic, stivuitoare.

Treptat, acest tip de baterie începe să fie introdus în alte industrii. Pot fi văzute în dispozitive medicale mobile, ceasuri de mână, camere video, dispozitive digitale și chiar și în telefoane mobile și laptopuri.

Reguli de utilizare și eliminare

Sarcina principală a dispozitivului este determinată de reacția chimică a catodului și anodului. Este posibilă o taxare suplimentară prin conectarea unui dispozitiv extern. Bateriile LTO se încarcă numai în condițiile alimentării cu curent continuu, o tensiune constantă este setată la o încărcare completă. Astfel de dispozitive sunt considerate nesupravegheate. Dacă bateria este deteriorată sau funcționează defectuos, nu poate fi reparată. Deschiderea capacului dispozitivului distruge imediat placa bateriei.

Încărcarea trebuie verificată periodic cu dispozitive speciale. Specialiștii trebuie să vizualizeze carcasa pentru siguranță, terminale și, dacă este necesar, curățați oxidarea și murdăria. Închiderea contactului nu este permisă.

Bateriile sunt considerate deșeuri de clasa 2 de pericol. Aruncarea acestor baterii trebuie efectuată în conformitate cu reglementările speciale.Prin urmare, producătorii recomandă ca, atunci când aruncați bateriile de titanat de litiu, să fie duși la instalații speciale, companii care le pot prelucra în mod corespunzător.

Aceste dispozitive de stocare a energiei au devenit un progres în fabricarea modernă a bateriilor. Pot fi numiți, pe bună dreptate, perfecti, eficienți, în siguranță. Cu toate acestea, dezavantajul lor mare este determinat de costurile ridicate și deficitul de piață.