Титанат лития — что это?
О литий-ионных аккумуляторах слышали многие: это давно зарекомендовавший себя вариант источника питания, высокопроизводительный и надежный. Что такое титанат лития, знают не все. LTO является перспективной технологией, другим типом литиевых батарей, где используется оксид титаната лития. Этот электродный материал применяется в LTO-батареях в качестве анода, так как отличается рекордной электрохимической стабильностью.
Аккумуляторы с литий-титанатом работают в более широком диапазоне температур, чем Li-ion, чем заслужили репутацию безопасных устройств. В данной статье мы расскажем, для чего нужен литий титанат и чем он лучше других хим.веществ в составе аккумуляторов.
Устройство батареи LTO
LTO — это аккумулятор, представляющий собой модифицированную версию литий-ионных батарей. На поверхности анода нанесен Li₂TiO₃ — титанат лития. За счет нанокристаллической структуры анод приобретает площадь поверхности в 100м² на каждый грамм вещества (для сравнения, углерод имеет всего 3 м² на грамм). Такое строение позволяет электронам быстро перемещаться, входя в анод и выходя из него, обеспечивая высокие токи и быструю перезарядку устройства.
Сравнивая другие типы литиевых АКБ и LTO аккумуляторы, характеристики Lithium Titanate заметно выигрывают по многим параметрам. Данные батареи рассчитаны на хранение и доставку токовых пиков, превосходя своих оппонентов в 30-100 раз.
Низкое рабочее напряжение объясняет великолепный уровень безопасности. Так как эти элементы питания совсем не используют углерод, в них не бывает перегрева или термической утечки — а именно эти причины обычно приводят к поломке в традиционных источниках питания.
Преимущества и недостатки LTO аккумуляторов
В составе источников напряжения литий титанат лучше других материалов в контексте таких характеристик:
- Эффективность других типов литиевых батарей выше в 30 раз;
- Высокие допустимые токи, что становится возможным благодаря быстрому перемещению заряда с большой площади анода;
- Стабильность работы, откуда следует долговечность и безопасная эксплуатация;
- Увеличение циклов эксплуатации до 20 000, тогда как у лучших литиевых аналогов ресурс ограничивается 2000 зарядами-разрядами;
- Низкие величины внутреннего сопротивления;
- Надежность батареи, стойкость в критических условиях эксплуатации.
- Способность к эксплуатации в очень низких температурных градациях: батарея даёт 80% от своей полной мощности при морозе -30°С и может сохранять рабочее состояние до -40°С.
Решение использовать литий-титанат практически лишено недостатков. Одним из немногочисленных минусов называют меньшая плотность энергии (30-110 Вт*ч/кг), если сравнивать батарею с оксидной литий-кобальтовой (150-200 Вт*ч/кг), которую часто применяют для ноутбуков и телефонов. Этот показатель связан напрямую с более низким уровнем внутреннего напряжения: LTO работает с 2,4 В, когда у традиционных литий-ионных батарей напряжение 3,7 В.
Применение АКБ с литий-титанатом
О прорыве в изобретении наноструктурированной технологии литий-титаната заявили в 2005 году — это сравнительно молодая методика хранения энергии.
LTO применяются в электромобилях (в частности, компаниями Altairnano, Phoenix Motorcars, Lightning Car, Protera), во вспомогательных службах электросетей. Компания Toshiba разработала Super Charge Ion Battery, которая заряжается до 90% за рекордные 10 минут. Эти аккумуляторы применяются для японских электрокаров Mitsubishi i-MiEV и Minicab MiEV. Среди электровелосипедов с SCiB батареями на рынке представлены EV-neo и Fit EV производства Honda. Фирма Seiko выпускает наручные часы с аккумуляторами этого типа.
О выборе зарядного устройства для литий-титанатных АКБ можете прочесть наш предыдущий материал.
