Một loạt các pin lithium-ion là pin lithium titanate, trong đó lithium titanate, công thức hóa học của Li4Ti5O12, được sử dụng làm điện cực kết nối với nguồn năng lượng dương (cực dương). Sự phát triển của các thiết bị như vậy bắt đầu được tham gia vào những năm 80 xa xôi.
Nội dung
Pin lithium titanate là gì
Cho đến nay, pin lithium titanate là một loại pin điện khá hiếm, đó là lý do tại sao ít người nghe nói về chúng. Tuy nhiên, phân phối đại chúng đang dần đạt được đà và các sản phẩm tương tự được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp.
Mục đích chính của thiết bị lưu trữ năng lượng điện là sử dụng trong các thiết bị gia dụng hiện đại, xe điện, hệ thống năng lượng và các thiết bị hiện đại.
Việc sản xuất pin LTO như thế nào
Nhiều nhà sản xuất (Seiko, YABO, Toshiba, Công nghệ nano Altair) đang dần bắt đầu giới thiệu việc sản xuất Lithium Titanium Oxide, dựa trên công nghệ LTO (titan oxit) hiện đại. Làm việc trên công nghệ này, các nhà sản xuất đã có thể có được cấu trúc tinh thể nano cực dương phát triển đầy đủ, thực sự trở thành lợi thế chính của các sản phẩm.
Trái ngược với carbon xốp được sử dụng để tạo ra các loại pin lithium khác, cấu trúc tinh thể nano cho phép một khu vực cực dương lớn được tạo ra hữu ích, đảm bảo sự ổn định của bề mặt. Ví dụ, công nghệ LTO cho phép có được diện tích bề mặt cực dương hiệu quả khoảng 100 mét vuông / g, trong khi với cực dương carbon, con số này là khoảng 3 mét vuông / g.
Do diện tích cực dương cao, điện tích được truyền nhanh hơn nhiều, đặc tính của dòng điện cho phép cao hơn. Tất cả điều này đảm bảo thời lượng của thiết bị, độ ổn định và an toàn hoạt động.
Nguyên lý hoạt động và thiết bị pin lithium titanate
Vỏ ngoài của cấu trúc là nhựa, vật liệu composite, ít phổ biến hơn là kim loại màu. Nhiều mô hình có các đầu nối kim loại thông qua đó các thanh bên trong tiếp xúc với người tiêu dùng năng lượng dương, điện áp âm và năng lượng. Bên ngoài, thiết bị giống như một lăng kính, một hình trụ. Tiếp điểm tích cực nằm ở phía trên và tiếp xúc tiêu cực nằm ở dưới cùng của pin.
Khi pin hoạt động, một phản ứng nhất định sẽ diễn ra trong đó. Hiện tại được tích lũy và phân phối đồng thời, và tích lũy và cung cấp cao hơn nhiều so với các thiết bị được tạo bằng các công nghệ sản xuất khác. Các thiết bị như vậy có thể được sạc đến giới hạn chỉ trong 6 đến 10 phút. Trong quá trình hoạt động, pin không nóng lên, do đó quá nóng được loại bỏ hoàn toàn. Nguyên lý hoạt động cơ bản khác rất ít so với pin lithium-ion.
Điện cực âm được chế tạo dưới dạng than chì nhiều lớp. Các quá trình ngẫu nhiên diễn ra trong đó, các nguyên tử tích điện di chuyển dọc theo ma trận, duy trì điện áp. Trong quá trình phóng điện, các ion lithium tương tác với oxy, đi qua cực âm được dẫn ra ngoài. Các ion sạc pin bị mất điện áp ban đầu và lắng xuống bề mặt của cực dương cho đến lần sạc tiếp theo. Quá trình sạc được lặp lại, nhưng theo thứ tự ngược lại. Trong quá trình vận hành, khí có thể tích tụ bên trong thùng máy, hơi của chúng được thải ra thông qua các lỗ hoặc ống xả đặc biệt.
Đặc tính kỹ thuật của pin lithium titanate
Các nhà sản xuất nước ngoài và Nga đang cố gắng tuân thủ một tiêu chuẩn, điều này xác định các đặc điểm sau:
- 30 - 110 W / kg - dự trữ năng lượng;
- ở mức tải tối đa, thiết bị cho công suất cụ thể từ 3.000 đến 5.100 W / kg;
- mật độ điện tích không quá 177 W * h / l;
- điện áp định mức - 1,9 - 2,4 V, phóng điện tối đa - 1,5 V - 1,7 V;
- Hiệu suất phóng điện theo chu kỳ và hiệu suất cao ở các dòng điện thấp thay đổi trong khoảng 95%, ở các dòng điện cao hơn, nó giảm xuống 85%;
- 100.000 giữ lại 90% dung lượng pin, 20.000 - 80%, một số nhà sản xuất đã cố gắng nâng mức sau lên 40.000 chu kỳ sạc.
Pin được sản xuất trên cơ sở LTO có thể hoạt động trong điều kiện sương giá nghiêm trọng (từ âm 40 ° C) và ở nhiệt độ cực cao (lên tới 55 ° C). Pin tự xả mỗi tháng từ 2% đến 5%. Một số nhà sản xuất xác định thời hạn bảo hành hơn 10, hoặc thậm chí 20 năm, tùy thuộc vào kiểu máy.
Pin lithium titanate: ưu và nhược điểm
Những ưu điểm có thể được xem xét:
- sức đề kháng nội bộ thấp;
- sạc rất nhanh;
- không bị gián đoạn và thời gian làm việc dài;
- đặc tính cao của dòng xả và dòng sạc;
- đặc điểm hoạt động cao trong điều kiện thời tiết bất lợi;
- ổn định;
- an toàn
Nhiều người gọi các sản phẩm này là các nguồn năng lượng "xanh", do thực tế là hoạt động của các thiết bị có thể được coi là thân thiện với môi trường. Chu kỳ tuổi thọ pin được tăng lên đáng kể do sử dụng lithium titanate trong sản xuất cực dương. Thiết bị này cung cấp hơn 20.000 chu kỳ xả sạc. Đồng thời, nhược điểm là điện áp của pin như vậy giảm xuống tùy thuộc vào công suất của chúng. Giảm điện áp hoạt động 2,4 V do đó chỉ số năng lượng cụ thể giảm. Tuy nhiên, nói về các điều kiện hoạt động quan trọng, những pin này là mạnh nhất trong số các chất tương tự, vì chúng có thể cung cấp dòng năng lượng tối đa.
Nhược điểm lớn nhất của pin LTO là việc thực hiện chậm. Tuy nhiên, hầu hết các nhà sản xuất đang bắt đầu dần dần giới thiệu một công nghệ tương đối mới để sản xuất các nguồn cung cấp năng lượng điện khi tạo ra các đơn vị như vậy.
Pin LTO được sử dụng ở đâu?
Lợi thế rõ ràng của pin LTO từ các nguồn năng lượng khác cho phép sử dụng rộng rãi loại pin này trong xe điện, đèn giao thông, nhà máy điện, du thuyền và trạm sạc. Cơ sở tài chính, bệnh viện, hệ thống điện dự phòng, trạm thông tin liên lạc, trung tâm viễn thông, trạm thời tiết tự quản, giao thông công cộng.
Khi chiếu sáng các đường phố nơi việc nạp lại nguồn điện chính là do các tấm pin mặt trời tích lũy năng lượng từ mặt trời. Bạn có thể thấy một thiết kế tương tự trong radar thời tiết, nguồn cung cấp điện liên tục, để sử dụng tại nhà, xe nâng.
Dần dần, loại pin này bắt đầu được giới thiệu trong các ngành công nghiệp khác. Chúng có thể được nhìn thấy trong các thiết bị y tế di động, đồng hồ đeo tay, máy quay phim, thiết bị kỹ thuật số và thậm chí trong điện thoại di động và máy tính xách tay.
Quy tắc sử dụng và xử lý
Điện tích chính của thiết bị được xác định bởi phản ứng hóa học của cực âm và cực dương. Có thể sạc thêm bằng cách kết nối một thiết bị bên ngoài. Pin LTO chỉ được sạc trong điều kiện cung cấp dòng điện trực tiếp, điện áp không đổi được đặt thành sạc đầy. Các thiết bị như vậy được coi là không giám sát. Nếu pin bị hỏng hoặc hỏng, không thể sửa chữa được. Mở nắp thiết bị ngay lập tức phá hủy tấm pin.
Phí phải được kiểm tra định kỳ với các thiết bị đặc biệt. Các chuyên gia được yêu cầu phải xem nhà ở cho an toàn, thiết bị đầu cuối, và nếu cần thiết, làm sạch quá trình oxy hóa và bụi bẩn. Liên hệ đóng cửa không được phép.
Pin được coi là chất thải nguy hiểm loại 2. Việc thải bỏ pin như vậy phải được thực hiện theo các quy định đặc biệt.Do đó, các nhà sản xuất khuyến cáo rằng khi thải bỏ pin lithium titanate, họ nên được đưa đến các nhà máy đặc biệt, các công ty có thể xử lý chúng đúng cách.
Những thiết bị lưu trữ năng lượng này đã trở thành một bước đột phá trong sản xuất pin hiện đại. Họ có thể được gọi là hoàn hảo, hiệu quả, an toàn. Tuy nhiên, nhược điểm lớn của chúng được xác định bởi chi phí cao và thâm hụt thị trường.
