люсы и минусы
Причиной поиска новых путей развития технологии стало несовершенство имевшихся свинцовых, литий-железо-фосфатных и литий-ионных батарей. Они недостаточно безопасны, недолговечны и способны полноценно работать в узком диапазоне температур.
Проводились исследования соединений лития и титана. Как наиболее перспективное вещество был выделен титанат.
Характеристики материала:
- обеспечивает большую удельную емкость батарей, до 60 %;
- предельный ток заряда 10С, при котором аккумулятор заряжается до 80 % за 5 минут, а лучшие модели за 1 минуту;
- недорог и долговечен;
- электроды, выполненные на его основе, значительно сокращают время заряда;
- отличается высокими ионной и электронной проводимостью.
Характеристики соответствующих аккумуляторов очень высоки. Так, количество циклов зарядки-разрядки превышает 10 000. Емкость со временем снижается мало: на 20 % – при токе разряда 0,5С* после 10 миллионов циклов, а при токе разряда 3С после 10 тысяч. Заказать литий-титановые аккумуляторы вы можете здесь https://virtustec.ru/uslugi/proizvodstvo-litij-titanatnyx-akkumulyatorov.html
Саморазряд не превышает 5 % от общей емкости в месяц.
Прямым следствием электрохимической и механической устойчивости структуры материала являются и показатели пожаро- и взрывобезопасности, которые несравнимо ниже, чем у литий-ионных элементов.
Еще одно преимущество связано со способностью электроемкостей с электродами из Li4Ti5O12 работать в широком диапазоне температур от -40 до +55 ˚C без потери функциональности.
Российские и зарубежные в производстве придерживаются схожих стандартов:
- номинал напряжения – от нижней границы 2 V до 2,4 V (чаще 2,3 V);
- предельное разрядное напряжение – от 1,5 V до 1,7 V;
- удельная мощность при максимальной нагрузке – от 3000 до 5000 Вт/кг;
- энергоемкость – от 30 до 110 Вт/кг;
- низкое внутреннее сопротивление;
- плотность заряда – до 115 Вт*ч/л.
Эффективность заряда-разряда колеблется пропорционально силе тока и составляет от 85 до 95 процентов. После 10 тысяч циклов она падает до 90, а после 20 – до 80 процентов.
Но и это не предел: более совершенные и дорогие образцы из новой генерации уже вдвое превосходят предшественников по этому параметру.
Из недостатков стоит отметить невысокое напряжение и относительную малораспространенность технологии и незначительные объемы производства.
Первую проблему решают добором активных элементов, и она не является серьезной в свете меньшего их веса по сравнению с литий-ионными. А вот второе обстоятельство более весомо: литий-титанатные все еще имеют большую стоимость, чем другие виды аккумуляторов.
Литий-ионные аккумуляторы системы LMO – Li4Ti5O12 (литий-титанат)
Сравнительные характеристики существующих систем
Все известные на сегодня источники тока в виде: свинцово-кислотных, щелочных аккумуляторов, промышленного применения, уже не выдерживают никаких сравнений относительно литий-ионных АКБ. Но и в современных системах сохранения энергии- литий-титанатные АБ стоят особняком из- за своих уникальных качеств. Ниже представлена сравнительная таблица свойств АКБ различных систем:
Низкая химическая активность электролита предотвращает появление слоя межфазного электролита (SEI), тем самым увеличивая диапазон рабочих температур и безопасность.
Способность литий титаната поглощать молекулы кислорода в широком температурном диапазоне уменьшает риск термального разрушения и повышает безопасность.
Химические свойства литий титаната предотвращают появление и рост дендритов, тем самым снижая риск внутреннего короткого замыкания.
2.Физическая стабильность структуры наноматериала анода Li4Ti5O12
Разница в площади поверхности активных масс составляет 103.
Физическая стабильность структуры анода достигается тем, что ион лития при токообмене не разрушает и не изменяет морфологическую структуру кристаллической решетки активной массы.
Эта особенность структуры позволяет получить максимальное количество циклов заряд-разряд- до 1 000 000 при 10 % разряде и до 10 000 000 при 3-4% разряде при сроке службы 20-30 лет и многоразовом дневном заряде-разряде. При разряде в 80-100% количество циклов заряд-разряд соответствует 16-18 000, что соответствует 30 летней эксплуатации при цикле один раз в день.
Разряд и заряд токами до 10С ( где С- емкость элемента)
Такую стабильную емкость не имеет ни один из известных гальванических элементов. Способность данной системы производить такое количество циклов заряд-разряд и возможность заряда-разряда максимально возможными токами (80% заряда можно получить за 10 минут) без ущерба структуре и целостности источника тока даже при низких температурах делают этот продукт уникальным.
Возможность заряда-разряда при предельно низких ( до -50 С) и предельно высоких температурах ( испытаны при + 50 С)