Аккумулятор нового поколения LTO, литий-титанатный

Аккумуляторы нового поколения, LTO – аббревиатура от названия технологии LithiumTitaniumOxide – это очередное поколение литий-ионных элементов питания. Они имеют впечатляющий ресурс – более 20 000 циклов заряд-разряд, стабильно работают при температурах от -50 до +60 °С, без проблем выдерживают высокие токовые нагрузки (до 10С) и заряжаются за 6 минут.

Из всех вариантов Li-ionаккумуляторов литий-титанатные элементы считаются самыми безопасными. Они не склонны к тепловому разгону и возгоранию, максимально надежны и эффективны в использовании. И хотя их рабочее напряжение составляет всего 2,3–2,4 В, а удельная энергоемкость – 30–110 Вт·ч/кг, LTOаккумуляторы все чаще используются для автономного питания электротранспорта, оснащения солнечных электростанций и ИБП.

Устройство LTOаккумуляторов

Аккумуляторы нового поколения, LTO или литий-титанатные, имеют анод из сплава с развитой нанокристаллической структурой – титаната лития Li4Ti5O12. Благодаря его использованию полезная площадь анода возросла до 100 м²/г, в то время как у Li-ionаккумуляторов с графитовым анодом она составляет всего 3 м²/г.

При изготовлении анода на специальную подложку по технологии осаждения наносятся микроскопические слои оксида титана. После обжига они обретают объемную полую структуру и 3-мерную поверхность огромной площади. В эту поверхность свободно проникает электролит, обеспечивая перенос ионов лития. Благодаря таким изменениям в составе анода обеспечивается быстрый перенос заряда, возрастают допустимые нагрузки по току, повышается безопасность и стабильность работы аккумуляторов.

Катод литий-титанатных ячеек обычно производится из оксида кобальта LiCoO2. Внешне литий-титанатные аккумуляторы не отличаются от других видов Li-ionэлементов. Они бывают цилиндрическими, в форме призматиков и пакетов. В качестве внешней оболочки используется цветной металл, пластик или композитные материалы. Многие элементы имеют клеммы для более удобного соединения.

Преимущества литий-титаната

Важными характеристиками LTO аккумуляторов являются:

• отличная ионная и электронная проводимость;
• допустимые токи разряда и заряда – до 10С;
• время зарядки – 6–10 минут;
• рабочие температуры – от -40 до +55 °С;
• внутреннее сопротивление – 0,3–0,5 мОм;
• плотность энергии до 177 Вт·ч/л;
• номинальное напряжение – 2,3–2,4 В, граничные значения – 1,8 и 2,8 В;
• саморазряд – 2–5% в месяц;
• эффективность зарядно-разрядного процесса – 85–95%, в зависимости от силы тока;
• ресурс – 20 000 циклов с сохранением 80% исходной емкости;
• минимальный риск возгорания.

Распространение LTO аккумуляторов

Накопители энергии на основе литий-титаната представляют особый интерес благодаря своей долговечности, стабильности и безопасности использования. Они не боятся высоких токов заряда/разряда, поэтому быстро восполняют заряд и подходят для питания мощных устройств. Наиболее известными аккумуляторами этого семейства считаются LTO SCIB TOSHIBAи Yinlong.

В Япониис 2011 годапроводится длительный эксперимент по наблюдению за изменениями характеристик литий-титанатных батарей, используемых в городских автобусах. По его результатам АКБ на основе литий-титанатапосле 3 000 циклов быстрой зарядки сохранили 97% исходной емкости, обеспечив при этом пробег свыше 60 000 км.

Эти результаты подтверждают высокое качество LTOэлементов и высокие перспективы их использования. В последние годы литий-титанат набирает популярность и все чаще устанавливается на электромобили, байки и другие виды техники на электротяге.

В нашей предыдущей статье освещены плюсы и минусы Li-ion ячеек.