Літій-титанатний акумулятор
Літій-титанатна або літій-титан-оксидна (LTO) батарея — це різновид літій-іонного акумулятора, в якому анод виготовлений з пентатитанату літію (Li4Ti5O12), на відміну від класичного літій-іонного акумулятора, в якому анод виготовлений з графіту. Переваги: Швидке заряджання – час зарядки значно менший, ніж у традиційних літій-іонних акумуляторів. Висока стійкість до циклів – батарея витримує 6000–10 000 циклів заряджання-розряджання без значної втрати ємності. Безпечність – менше нагрівається, має знижену схильність до термічного розгону та загоряння. Широкий діапазон робочих температур – може працювати навіть при низьких температурах без значного падіння продуктивності. Недоліки: Низька щільність енергії – 60–110 Вт·год/кг, що суттєво менше порівняно з літій-іонними акумуляторами на основі графіту. Вища вартість – через складніший процес виробництва та використання титанових сполук. Використання: Завдяки швидкому заряджанню та довговічності, LTO-батареї застосовують у: Електротранспорті (електробуси, промислові вантажівки, залізничні поїзди). Системах зберігання енергії (сонячні та вітрові електростанції). Медичних пристроях та військовій техніці, де важлива стабільність роботи при екстремальних умовах.
ВикористанняТитанатні батареї використовуються лише в деяких японських версіях електромобіля Mitsubishi i-MiEV[1], а також в електробайках Honda EV-neo та Fit EV.[2][3] Вони також використовуються в концептуальному електробусі Tosa. Завдяки високому рівню безпеки й можливостям перезарядки батареї LTO використовуються в автомобільних аудіосистемах, а також у мобільних медичних пристроях.[4] Акумулятор LTO також використовується в S-Pen, який постачається разом із Samsung Galaxy Note 20 Ultra 5G.[5] Згідно зі статтею Weatherflow Co,[6] метеостанція Tempest містить батарею LTO ємністю 1300 мАг, яка заряджається через чотири сонячні панелі, що вимагає «принаймні 4 години достатнього сонячного світла кожні два тижні»[джерело?]. Описується, що термометр із прогнозуванням горіння використовує батарею LTO. За даними Combustion Inc, це дозволяє йому безпечно витримувати температуру до 105 °C (221 °F) всередині печей.[7] ХіміяЛітій-титанатна батарея — це модифікована літій-іонна батарея, яка використовує нанокристали літій-титанату замість вуглецю на поверхні свого анода. Це дає площу поверхні анода приблизно 100 квадратних метрів на грам, у порівнянні з 3 квадратними метрами на грам для вуглецю, що дозволяє електронам швидко входити та залишати анод. Крім того, окисно-відновний потенціал інтеркаляції Li+ в оксиди титану є більш позитивним, ніж потенціал інтеркаляції Li+ в графіт. Це призводить до того, що швидка зарядка (вищий зарядний струм) є набагато безпечнішою у випадку титанату, ніж у випадку вуглецю, оскільки в першому випадку дендрити літію менш імовірні.[8] Літій-титанатні елементи витримують від 3000 до 7000 циклів заряду;[9] можливий життєвий цикл ~1000 циклів до досягнення 80 % ємності при зарядці та розрядці при 55 °C (131 °F), а не стандартні 25 °C (77 °F).[10] Недоліком літій-титанатних батарей є їх менша власна напруга (2.4 V), що призводить до меншої питомої енергії (приблизно 30–110 Вт·год/кг), ніж звичайні технології літій-іонних батарей, які мають власну напругу 3,7 V.[11] Однак деякі літій-титанатні батареї мають об'ємну щільність енергії до 177 Вт/л.[джерело?] Бренди та використанняLog9 МатеріалиКомпанія Log9 працює над тим, щоб представити свою батарею тропікалізованих іонів (TiB), яка базується на літій-ферофосфатних (LFP) і літій-титан-оксидних (LTO) батареях. На відміну від LFP і LTO, більш популярна хімія NMC (нікель-марганець-кобальт) не має необхідної температурної стійкості, щоб вижити в найтепліших умовах, наприклад в Індії. LTO не тільки стійкий до температур, але й має тривалий термін служби.[12] AltairnanoAltairnano виробляє літій-титанатні акумулятори під лінійкою «Nanosafe», в основному для акумуляторних електромобілів . Виробники транспортних засобів, які оголосили про плани використання акумуляторів Altairnano, включають Lightning Car Company, яка планує використовувати їх для Lightning GT, електричного спортивного автомобіля;[13][14] Phoenix Motorcars для використання в електричних позашляховиках;[15] і в Proterra, його легкий 35-футовий електричний автобус EcoRide BE35.[16] Altairnano також розгорнула свої системи накопичення енергії з титанату літію для допоміжних послуг електричної мережі[17], а також для військових застосувань.[18] GrinergyGrinergy — південнокорейський виробник акумуляторів, заснований у 2017 році. Він пропонує технологію акумуляторів LTO комерційного та військового класу Warfighter.[19] Ґрінерджі є лауреатом інновацій CES 2023[20] LeclanchéLeclanché — швейцарський виробник акумуляторів, заснований у 1909 році. У 2006 році вона придбала компанію Bullith AG (Німеччина) для створення виробничої лінії Li-Ion у Німеччині. У 2014 році на ринок вийшов їхній продукт «TiBox». Енергоємність TiBox становить 3,2 кВт/год з очікуваним терміном служби 15 000 циклів.[21] MicrovastКомпанія Microvast, розташована в Х'юстоні, штат Техас, виробляє літій-титанатну батарею під назвою «LpTO». У 2011 році в Чунціні, Китай, був запущений перший у світі парк автобусів із надшвидкою зарядкою. 80 Акумуляторна система LpTO кВт/год була встановлена в 37 дванадцятиметрових електробусах, які можна повністю зарядити протягом 10 хвилин за допомогою 400 зарядний пристрій кВт.[22] З 2014 року британський виробник автобусів Wrightbus почав використовувати батареї Microvast LpTO для 1000 одиниць двоповерхових автобусів New Routemaster. An 18 Система батареї LpTO кВт/год використовується для заміни початкової літій-залізо-фосфатної батареї, оскільки батарея LFP зіткнулася зі збоєм продуктивності[джерело?]. У 2015 році вперше була запропонована європейська ZeEUS (система міського транспорту з нульовим рівнем викидів). Його шина VDL використовує 62,5 Система батарей LpTO від Microvast[23] для демонстраційного проєкту. .Станом на 2016 рік найбільший у світі автоматизований порт, PSA TUAS, почав використовувати Microvast LpTO для 22 електричних AGV як першу фазу проєкту горизонтальних контейнерних перевезень.[24] SamsungS-Pen із підтримкою Bluetooth у Samsung Galaxy Note 10 і 10+ містить літій-титанатну батарею, яка працює в режимі очікування десять годин.[25] SeikoSeiko використовує літій-титанатні батареї у своїх наручних годинниках Kinetic (автоматичних кварцових). У попередніх годинниках Kinetic для зберігання енергії використовувався конденсатор, але батарея забезпечує більшу ємність і довший термін служби. Технік може легко замінити батарею, коли її ємність зрештою знизиться до неприйнятного рівня.[26] ToshibaToshiba випустила літій-титанатний акумулятор, який отримав назву «Super Charge Ion Battery» (SCiB).[27][28] Акумулятор розрахований на 90 % заряду за десять хвилин.[29] Акумулятори SCiB використовуються в електробайку Schwinn Tailwind.[30] Toshiba також продемонструвала його використання як прототип батареї ноутбука.[31] Акумулятори Toshiba SCiB використовуються тільки в японській версії електромобілів Mitsubishi i-MiEV і Minicab MiEV[32], а Honda використовує їх у своїх електробайках EV-neo і Fit EV, які вийшли на ринок влітку 2012 року.[33][34] JR Central N700S Shinkansen використовує батареї SCiB для роботи на низькій швидкості в разі перебоїв у електроживленні.[35] Літій-титанатна батарея Toshiba має низьку напругу (2,3 номінальної напруги), низьку щільність енергії (між свинцево-кислотним і літій-іонно-фосфатним), але має надзвичайну довговічність, здатність заряджати/розряджати та широкий діапазон робочих температур[джерело?]. YABOYABO Power Technology випустила літій-титанатну батарею в 2012 році. Стандартна модель акумуляторної батареї YB-LITE2344 2,4 В/15 А·год використовується в електромобілях і системах зберігання енергії.[36] Yinlong EnergyGree представила свою технологію Yinlong Battery Technology, тип LTO (літій-титанатної) батареї з швидкою зарядкою, яка може працювати в екстремальних температурних умовах. Акумулятори мають термін служби до 30 років. Yinlong Energy постачає батареї для таких цілей, як автомобілі та зберігання енергії.[37] Див. також
Примітки
|
Portal di Ensiklopedia Dunia
