Lítium-titánové batérie

Rôzne lítium-iónové batérie sú lítium-titanátové batérie, v ktorých sa lítium-titaničitan, ktorého chemický vzorec je Li4Ti5O12, používa ako elektróda pripojená k pozitívnemu zdroju energie (anóda). Vývoj takýchto zariadení sa začal zaoberať už v 80. rokoch.

Čo je to lithium titanátová batéria

K dnešnému dňu sú lítium-titanátové batérie pomerne zriedkavým typom elektrických batérií, a preto ich o nich len málo počula. Hromadná distribúcia sa však postupne zvyšuje a podobné výrobky sa často používajú v mnohých priemyselných odvetviach.

Hlavným účelom zariadenia na uchovávanie elektrickej energie je použitie v moderných domácich spotrebičoch, elektrických vozidlách, energetických systémoch a moderných pomôckach.

Aká je výroba LTO batérií

Mnoho výrobcov (Seiko, YABO, Toshiba, Altair Nanotechnologies) postupne začína zavádzať výrobu oxidu titaničitého lítneho založeného na modernej technológii LTO (oxid titaničitý). Vďaka tejto technológii sa výrobcom podarilo získať pomerne rozvinutú nanokryštalickú štruktúru anódy, ktorá sa v skutočnosti stala hlavnou výhodou výrobkov.

Na rozdiel od pórovitého uhlíka, ktorý sa používa na výrobu iných typov lítiových batérií, umožňuje nanokryštalická štruktúra „užitočnosť“ veľkej anódovej oblasti, ktorá zaisťuje stabilitu povrchu. Napríklad technológia LTO umožňuje získať účinnú povrchovú plochu anódy približne 100 m² / g, zatiaľ čo u uhlíkových anód je toto číslo približne 3 m² / g.

V dôsledku vysokej plochy anódy je náboj prenášaný oveľa rýchlejšie, charakteristiky prípustných prúdov sú vyššie. To všetko zaisťuje trvanie zariadenia, stabilitu a prevádzkovú bezpečnosť.

Princíp činnosti a lithium-titanátová batéria zariadenia

Vonkajší obal štruktúry je plastový, kompozitný materiál, menej obyčajný neželezný kov. Mnoho modelov má kovové svorky, cez ktoré sa vnútorné tyče dotýkajú kladného, ​​záporného napätia a spotrebiča energie. Navonok sa zariadenie podobá hranolu, valcu. Kladný kontakt je umiestnený hore a záporný kontakt je na spodnej strane batérie.

Ak je batéria v prevádzke, prebieha v nej určitá reakcia. Prúd sa akumuluje a dodáva súčasne, pričom akumulácia a dodávka sú omnoho vyššie ako v zariadeniach vytvorených pomocou iných výrobných technológií. Takéto zariadenia sa môžu nabíjať na limit iba za 6 až 10 minút. Počas prevádzky sa batéria nezohrieva, takže je úplne vylúčené prehrievanie. Základný princíp činnosti sa líši len od lítium-iónových batérií.

Záporná elektróda je vytvorená vo forme vrstveného grafitu. V ňom prebiehajú náhodné procesy, atómy nabité elektrinou sa pohybujú pozdĺž matrice a udržiavajú napätie. Počas vybíjania interagujú lítiové ióny s kyslíkom a katódou smerujú von. Nabíjanie iónov lítia stráca svoje počiatočné napätie a usadia sa na povrchu anódy až do ďalšieho nabíjania. Proces nabíjania sa opakuje, ale v opačnom poradí. Počas prevádzky sa môžu plyny hromadiť vo vnútri skrinky, ich výpary sú vypúšťané cez špeciálne otvory alebo výfukové plyny.

Technické vlastnosti lítium-titanátových batérií

Zahraniční a ruskí výrobcovia sa snažia dodržať jeden štandard, ktorý definuje nasledujúce charakteristiky:

• 30 – 110 W / kg – skladovanie energie;
• pri maximálnom zaťažení dáva zariadenie špecifický výkon od 3 000 do 5 100 W / kg;
• nie viac ako 177 W * h / l nábojovej hustoty;
• menovité napätie – 1,9 – 2,4 V, maximálny výboj – 1,5 V – 1,7 V;
• účinnosť cyklického vybíjania pri nízkych prúdoch je v rozsahu od 95%, pri vyšších prúdoch klesá na 85%;
• 100 000 si zachová 90% kapacity batérie, 20 000 – 80%, niektorým výrobcom sa podarilo zvýšiť kapacitu na 40 000 vybíjacích cyklov.

Batérie vyrobené na báze LTO sú schopné pracovať v podmienkach silného mrazu (od mínus 40 ° C) a za extrémneho tepla (do + 55 ° C). Samovybíjanie batérie za mesiac od 2% do 5%. Niektorí výrobcovia definujú záručnú lehotu dlhšiu ako 10 alebo dokonca 20 rokov, v závislosti od modelu.

Batéria lithium titaničitá: klady a zápory

Výhody možno zvážiť:

• nízky vnútorný odpor;
• veľmi rýchle nabíjanie;
• nepretržitý a dlhý pracovný čas;
• vysoké charakteristiky vybíjacích a nabíjacích prúdov;
• vysoké prevádzkové vlastnosti v nepriaznivých poveternostných podmienkach;
• stability;
• bezpečnosť.

Mnoho ľudí tieto výrobky nazýva „zelené“ zdroje energie, pretože prevádzka zariadení sa môže považovať za ekologickú. Životnosť batérie sa významne zvyšuje vďaka použitiu titaničitanu lítneho pri výrobe anódy. Zariadenie poskytuje viac ako 20 000 cyklov nabíjania a vybíjania. Nevýhodou je zároveň to, že napätie týchto batérií klesá v závislosti od ich kapacity. Znížené prevádzkové napätie 2,4 V, vďaka ktorému klesá špecifický energetický index. Keď však hovoríme o kritických prevádzkových podmienkach, tieto batérie sú medzi analógmi najsilnejšie, pretože dokážu zabezpečiť maximálny tok energie.

Najväčšou nevýhodou batérií LTO je ich pomalá implementácia. Väčšina výrobcov však pri vytváraní takýchto jednotiek začína postupne zavádzať relatívne novú technológiu na výrobu elektrických zdrojov.

Kde sa používajú batérie LTO?

Jasná výhoda batérií LTO z iných zdrojov energie vám umožňuje široko využívať tento typ batérií v elektrických vozidlách, semaforoch, elektrárňach, jáchtách, nabíjacích staniciach. Finančné zariadenia, nemocnice, záložné energetické systémy, komunikačné stanice, telekomunikačné centrá, samosprávne meteorologické stanice, verejná doprava.

Pri osvetlení ulíc, kde je hlavným nabíjaním zdroja energie solárne panely, ktoré akumulujú energiu zo slnka. Podobný dizajn môžete vidieť v meteorologických radaroch, nepretržitých zdrojoch energie pre použitie v domácnosti, vysokozdvižných vozíkoch.

Tento typ batérie sa postupne začína zavádzať aj v iných odvetviach. Vidia sa v mobilných lekárskych prístrojoch, náramkových hodinkách, videokamerách, digitálnych zariadeniach a dokonca aj v mobilných telefónoch a prenosných počítačoch.

Pravidlá používania a likvidácie

Primárny náboj zariadenia je určený chemickou reakciou katódy a anódy. Ďalšie nabíjanie je možné pripojením externého zariadenia. Batérie LTO sa nabíjajú iba za podmienky dodania jednosmerného prúdu, konštantné napätie je nastavené na plné nabitie. Takéto zariadenia sa považujú za bez dozoru. Ak je batéria poškodená alebo nefunguje správne, nie je možné ju opraviť. Otvorenie krytu zariadenia okamžite zničí platňu pre batériu.

Nabíjanie by sa malo pravidelne kontrolovať pomocou špeciálnych zariadení. Od odborníkov sa vyžaduje, aby skontrolovali bezpečnosť krytu, terminálov av prípade potreby vyčistili oxidáciu a nečistoty. Zatváranie kontaktov nie je povolené.

Batérie sa považujú za odpad triedy 2 nebezpečnosti. Likvidácia takýchto batérií musí byť vykonaná v súlade s osobitnými predpismi.Výrobcovia preto odporúčajú recyklovať lítium-titanátové batérie do špeciálnych zariadení, spoločností, ktoré ich môžu správne spracovať.

Tieto zariadenia na skladovanie energie sa stali prielomom v modernej výrobe batérií. Možno ich právom nazvať dokonalým, efektívnym, bezpečným. Ich veľkú nevýhodu však ovplyvňujú vysoké náklady a deficit na trhu.

(Zdroj: ides.cz)