Литий-титанатные батареи - зарядка рынка

01.10.2018

Литий-титанатный аккумулятор выводит на рынок некоторые интересные свойства быстрой зарядки, благодаря тому, что Mascot запускает новые зарядные решения для этой технологии.

Литий-ионный аккумулятор существует уже довольно давно и зарекомендовал себя как высокопроизводительная и надежная альтернатива в приложениях от мобильных телефонов и до мощных батарей для электромобилей. В непрерывном стремлении к повышению производительности, включая более высокую плотность, скорость зарядки, долговечность и прочность, были разработаны различные химикаты для удовлетворения конкретных требований в широком диапазоне применений.

Одна из технологий, на которую следует обратить внимание, является технология изготовления литий-титанатных батарей (LTO). Оксид титаната лития представляет собой электродный материал, который, как известно, обладает исключительной электрохимической стабильностью. Он часто используется в качестве анода в литиево-ионных батареях для приложений, требующих высокой скорости, длительного срока службы и высокой эффективности. Батареи на основе LTO считаются более безопасными и имеют более широкий диапазон рабочих температур.

Батарея LTO в основном представляет собой модифицированную литий-ионную батарею, которая использует нанокристаллы титаната лития на поверхности своего анода вместо углерода. Нанокристаллическая структура дает аноду площадь поверхности около 100 квадратных метров на грамм, по сравнению с 3 квадратными метрами на грамм для углерода! Это означает, что электроны могут быстро входить и выходить из анода, тем самым, обеспечивая быструю перезарядку, обеспечивая при этом высокие токи.

Одним из примеров, иллюстрирующих это, является проект TOSA с аккумуляторами большой емкости, способствующий быстрозаряжающимся свойствам литий-титаната для частичной перезарядки аккумуляторной батареи в течение короткой остановки автобуса на остановках.

При использовании аккумуляторов большой емкости для быстрой зарядки литий-титанатная батарея имеет преимущество в том, что она быстрее заряжается, чем другие литий-ионные батареи. Кроме того, низкое внутреннее сопротивление, высокая скорость заряда и разряда, очень высокий срок службы и безопасность в работе. Обычные литий-ионные аккумуляторы можно заряжать примерно 1000 раз. Общее количество перезарядки литий-титанатной батареи колеблется от 15 000 до 25 000 раз (Altairnano).

Двумя ведущими компаниями в технологии литиевого титаната являются Altairnano и Toshiba. Именно Altairnano объявила о прорыве наноструктурированной технологии титаната лития в феврале 2005 года. Они использовали этот материал для замены углерода в обычных литиево-ионных батареях и обеспечили более высокую производительность и высокий потенциал для различных приложений хранения энергии.

Altairnano разработала ряд литий-титановых батарей для использования в электромобилях, и многие производители электромобилей заявили о своем намерении использовать эту новую технологию батареи; в список входят компания Lightning Car, Phoenix Motorcars, Protera и т. д. В настоящее время они сотрудничают с ВМС США, чтобы внедрить новую технологию батарей в военно-морском оборудовании. Наконец, они развернули эти новые системы хранения энергии для вспомогательных служб электросетей.

Toshiba выпустила литий-титановый аккумулятор, получивший название Super Charge Ion Battery (SCiB). Аккумулятор рассчитан на 90% зарядки всего за 10 минут! Батареи SCiB используются на электрическом велосипеде Schwinn Tailwind. Toshiba также продемонстрировала свое использование в качестве прототипа ноутбука. Аккумуляторы SCiB также используются в Японии только для автомобилей Mitsubishi i-MiEV и Minicab MiEV, а Honda использует их в своем электрическом велосипеде EV-neo и Fit EV.
Они также используются для хранения энергии и наручных часов (Seiko). Совсем недавно он начал искать применение в мобильных медицинских устройствах благодаря своей высокой безопасности.

Одним из недостатков, связанных с LTO, может быть меньшая плотность энергии - по сравнению с литий-кобальтовой оксидной батареей, часто используемой в ноутбуках и мобильных телефонах с плотностью энергии 150 - 200 Втч / кг, батарея LTO показывает плотность энергии только 30-110 Втч /кг. Это связано с более низким внутренним напряжением (2,4 В), чем обычные литиево-ионные аккумуляторные технологии (которые имеют собственное напряжение 3,7 В).

Это выглядит еще более скромным, если смотреть на литий-никелевые батареи из кобальтового алюминия, которые, как известно, используются в электрических машинах Tesla, которые, как правило, характеризуются плотностью энергии 200 - 260 Втч / кг. Но у LTO есть и другие преимущества, чтобы сбалансировать эти недостатки.

Прежде всего, скорость быстрой зарядки, которая может быть удобной во многих приложениях. Сокращение времени подзарядки, будь то для автомобиля или электроинструмента, несомненно, станет долгожданным новшеством как для потребителей, так и для профессионалов.
Ультрабыстрое время зарядки батареи LTO может перевесить довольно низкую плотность энергии, но есть еще некоторые соображения, которые необходимо учитывать.

Даже если обычная литий-ионная батарея рассчитана на быструю зарядку, стресс батареи до ее пределов может ухудшить емкость аккумулятора и способность быстро заряжать его с течением времени. В принципе, у большинства литий-ионных батарей не должно быть проблем с быстрой зарядкой от пустого до 50% состояния (SoC). Известно, что во второй половине цикла заряда возникают напряжения к моменту полного заряда, когда поглощение ионов лития в аноде становится замедленным.

Вот почему ступенчатая зарядка вводится при достижении определенного уровня SoC, например 70%, постепенно снижая зарядный ток. Рекомендуется, чтобы быстрое зарядное устройство могло измерять и оценивать состояние батареи, и её способность принимать заряд и постоянно настраивать профиль зарядки. Следует также учитывать функции безопасности, такие как температурная компенсация и перезаряд.

Основываясь на этих фактах, литий-титанат может быть приятной альтернативой, поскольку они в основном обеспечивают сверхбыструю зарядку вплоть до неуправляемого напряжения. Эта функция, которая обеспечивает быструю и безопасную подзарядку, скорее всего, будет использоваться в будущих электромобилях. Техника зарядки использует стандартный постоянный ток, за которым следует постоянное напряжение до достижения порога.

Эффективность технологии Lithium Titanate в решениях для хранения энергии позволяет повысить эффективность перезарядки до 98%, что намного выше, чем традиционные механизмы хранения энергии. Эти батареи также имеют преимущество в том, что они способны хранить и доставлять токовые пики, которые в 30-100 раз превосходят обычные литиевые батареи.

Более высокий уровень безопасности с батареями LTO частично объясняется более низким рабочим напряжением. Но также, поскольку батареи полностью свободны от углерода, они избегают термической утечки или перегрева, что является основной причиной пожаров в традиционных системах хранения энергии.

Другим важным свойством, которое может представлять особый интерес при работе зимой или в арктических районах, является способность работать при очень низких температурах до -40 градусов С. Низкотемпературные характеристики обусловлены используемыми в них нанотехнологиями и было показано, что эти батареи способны получать до 80% полной мощности при -30 ° C.

Аналитики полагают, что в ближайшем будущем на рынке электромобилей будут доминировать батареи на основе LTO. Такие компании, как Toshiba, начали инвестировать огромные деньги в эту новую технологию. Производители автомобилей также стремятся инвестировать в батареи титаната лития, чтобы улучшить характеристики своих машин. Весьма вероятно, что батареи LTO произведут революцию на рынке, как в своё время это сделали литий-ионные батареи.

Аккумуляторы, батарейки, зарядные устройства вы найдете на сайте нашей компании, перейдя по данной ссылке