LTO аккумулятор вместо штатного
Литий-титанатные «банки» – это относительно новый подвид Li-ion элементов питания, анод которых производится из титаната лития (Li4Ti5O12). Этот материал имеет нанокристаллическую структуру и увеличивает эффективную площадь поверхности анода до 100 м2/г, в то время как у углеродных анодов этот параметр равен 3 м2/г. Применение литий-титаната увеличивает удельную емкость аккумуляторов на 60%,обеспечивает стабильность поверхности, отличную проводимость и высокую плотность тока.
Литий-титанатные аккумуляторы быстро заряжаются, имеют огромный циклический ресурс (порядка 20 000 циклов), малое внутреннее сопротивление и широкий диапазон рабочих температур. У них малый саморазряд, высокий уровень взрыво- и пожаробезопасности. Все эти качества обеспечивают LTO аккумуляторам растущую популярность и интерес покупателей. Сфера их применения постепенно расширяется, и все чаще LTO батареи используются в бытовой технике, персональном электротранспорте и различных энергосистемах.
Характеристики LTO аккумуляторов
Планируя использовать литий-титанат вместо штатной АКБ, примите во внимание отличия в характеристиках:
|
Критерий сравнения |
LTO |
Li-ion |
LiFePO4 |
|---|---|---|---|
|
Номинальное напряжение |
2,3 В (бывает от 2 до 2,4 В) |
3,7 В |
3,2–3,3 В |
|
Максимальное напряжение (в заряженном состоянии) |
2,8 В |
4,2 В, у высоковольтных моделей – до 4,4 В |
3,65 В |
|
Минимальное напряжение (в разряженном состоянии) |
1,5–1,7 В |
2,5 В, у высоковольтных моделей – до 3 В |
2 В |
|
Удельная энергоемкость |
около 30–110 Вт·ч/кг |
110–270 Вт·ч/кг |
90–160 Вт·ч/кг |
|
Циклический ресурс |
Более 20 000 циклов |
Около 1000 циклов |
Более 3000 циклов |
|
Длительность быстрой подзарядки |
6–10 минут |
1 час |
15 минут – до 50% |
|
Уровень саморазряда |
2–5% в месяц |
около 1,6% в месяц |
3–5% в месяц |
|
Допустимые токи разряда относительно емкости С |
до 10С, кратковременно – до 30С |
Оптимальный – до 1С; постоянный – до 5С; импульсный – до 50С. |
до 10С |
|
Диапазон рабочих температур |
От −20 до +50 C при зарядке, от −40 до +60 C при разрядке. |
От −20 до +60 C (оптимально +23 C). Зарядка – только при плюсовых температурах. |
От −30 до +55 C. Зарядка – только при плюсовых температурах. |
|
Пожаро- и взрывобезопасность |
Высокая |
Ниже |
Высокая |
Сравнение характеристик
По допустимым токовым нагрузкам и стабильности работы в проблематичных метеоусловиях LTO аккумуляторы сопоставимы с литий-железо-фосфатными элементами и выигрывают у остальных Li-ion моделей. По циклическому ресурсу, скорости зарядки и температурному диапазону литий-титанат значительно превосходит конкурентов. Он даже допускает возможность подзарядки на морозе, что недопустимо для остальных Li-ion элементов.
С другой стороны, литий-титанат уступает остальным литий-ионным аккумуляторам по рабочему напряжению и удельной энергоемкости. Поэтому для сборки аккумуляторной батареи с идентичными значениями вольтажа и емкости LTO элементов потребуется больше (по объему и весу), чем LiFePO4 или Li-ion других типов.
Использование LTO аккумуляторов вместо штатных
Литий-титанатные АКБ можно использовать вместо штатных батарей в различных сферах, особенно – когда к источникам питания выдвигаются строгие требования по надежности и безопасности. В частности, LTO батареи используются для хранения, накопления и отдачи энергии, обеспечивая питание:
- электромобилей;
- велосипедов, скутеров, мотоциклов, автобусов и других видов транспорта на электротяге;
- катеров, яхт, лодок с подвесным электромотором;
- мобильных медицинских устройств и оборудования;
- метеостанций;
- электроинструмента;
- солнечных электростанций;
- энергосистем с интенсивной работой в циклическом режиме;
- светофоров, прожекторов, рекламных щитов и других осветительных систем, используемых в сложных метеоусловиях;
- переносного промышленного оборудования.
При сборке батареи используется схема, соответствующая необходимым значениям напряжения и емкости. Для суммирования напряжения аккумуляторы соединяются последовательно. Так, для получения вольтажа 24 В нужно последовательно соединить 10 LTO аккумуляторов номинальным напряжением 2,4 В (схема сборки 10S), для получения АКБ на 36 В – 15 таких элементов (схема 15S), для получения батареи на 48 В – 20 аккумуляторов (схема 20S).
Резюме
Литий-титанатные АКБ способны стать выгодной заменой штатных батарей во многих сферах. Но из-за низкого рабочего напряжения и меньшей удельной энергии (по сравнению с обычными Li-ion элементами) они не подходят для вариантов использования, в которых на первый план выходит снижение объема и массы элементов питания. В частности, литий-титанат проблематично использовать для оснащения электротехники, ноутбуков и смартфонов.
В предыдущей статье нашего блога рассмотрены возможные причины, почему не заряжается литий-ионный аккумулятор.
