Baterias de titanato de lítio

Uma variedade de baterias de íon-lítio são baterias de titanato de lítio, nas quais o titanato de lítio, cuja fórmula química é Li4Ti5O12, é usado como eletrodo conectado a uma fonte de energia positiva (ânodo). O desenvolvimento de tais dispositivos começou a se envolver nos anos 80 distantes.

O que é uma bateria de titanato de lítio

Até o momento, as baterias de titanato de lítio são um tipo bastante raro de bateria elétrica, e é por isso que poucas as ouviram falar. No entanto, a distribuição em massa está gradualmente ganhando força e produtos similares são amplamente utilizados em muitas indústrias.

O principal objetivo do dispositivo de armazenamento de energia elétrica é o uso em eletrodomésticos modernos, veículos elétricos, sistemas de energia e aparelhos modernos.

Como é a produção de baterias LTO

Muitos fabricantes (Seiko, YABO, Toshiba, Altair Nanotechnologies) estão gradualmente começando a introduzir a produção de óxido de titânio e lítio, com base na moderna tecnologia LTO (óxido de titânio). Trabalhando nessa tecnologia, os fabricantes conseguiram obter uma estrutura nanocristalina do ânodo suficientemente desenvolvida, que na verdade se tornou a principal vantagem dos produtos.

Ao contrário do carbono poroso usado para criar outros tipos de baterias de lítio, a estrutura nanocristalina permite que uma grande área do ânodo seja "útil", garantindo a estabilidade da superfície. Por exemplo, a tecnologia LTO permite obter uma área de superfície efetiva do ânodo de aproximadamente 100 m² / g, enquanto que com os ânodos de carbono esse valor é de aproximadamente 3 m² / g.

Devido à alta área do ânodo, a carga é transferida muito mais rapidamente, as características das correntes permitidas são mais altas. Tudo isso garante a duração do dispositivo, estabilidade e segurança operacional.

O princípio de funcionamento e bateria de titanato de lítio do dispositivo

O invólucro externo da estrutura é plástico, material compósito, menos comumente metal não ferroso. Muitos modelos possuem terminais metálicos através dos quais as hastes internas entram em contato com o consumidor positivo, com tensão negativa e energia. Externamente, o dispositivo se assemelha a um prisma, um cilindro. O contato positivo está localizado na parte superior e o contato negativo está na parte inferior da bateria.

Quando a bateria está funcionando, uma certa reação ocorre nela. A corrente é acumulada e fornecida simultaneamente, e a acumulação e o fornecimento são muito maiores do que nos dispositivos criados usando outras tecnologias de produção. Esses dispositivos podem ser carregados até o limite em apenas 6 a 10 minutos. Durante a operação, a bateria não aquece, portanto o superaquecimento é completamente eliminado. O princípio básico de operação difere pouco das baterias de íon-lítio.

O eletrodo negativo é feito na forma de grafite em camadas. Processos aleatórios ocorrem nele, átomos carregados com eletricidade se movem ao longo da matriz, mantendo a tensão. Durante a descarga, os íons de lítio interagem com o oxigênio, passando pelo cátodo. Os íons de lítio carregados perdem sua tensão inicial e se depositam na superfície do ânodo até a próxima carga. O processo de carregamento é repetido, mas na ordem inversa. Durante a operação, os gases podem se acumular dentro da caixa, seus vapores são descarregados através de aberturas ou escapamentos especiais.

Características técnicas das baterias de titanato de lítio

Fabricantes estrangeiros e russos estão tentando aderir a um padrão, isso define as seguintes características:

• 30 - 110 W / kg - armazenamento de energia;
• em carga máxima, o dispositivo fornece uma potência específica de 3.000 a 5.100 W / kg;
• densidade de carga não superior a 177 W * h / l;
• tensão nominal - 1,9 - 2,4 V, descarga máxima - 1,5 V - 1,7 V;
• a eficiência cíclica de “descarga / carga” em correntes baixas varia dentro de 95%; em correntes mais altas, cai para 85%;
• 100.000 retêm 90% da capacidade da bateria, 20.000 - 80%, alguns fabricantes conseguiram elevar o último para 40.000 ciclos de carga e descarga.

As baterias fabricadas com base no LTO são capazes de funcionar sob condições de geada intensa (a partir de menos 40 ° C) e em calor extremo (até mais 55 ° C). Autodescarga da bateria por mês, de 2% a 5%. Alguns fabricantes definem um período de garantia superior a 10 ou 20 anos, dependendo do modelo.

Bateria de titanato de lítio: prós e contras

Os profissionais podem ser considerados:

• baixa resistência interna;
• carga muito rápida;
• horas de trabalho ininterruptas e longas;
• altas características de correntes de descarga e carga;
• altas características operacionais em condições climáticas adversas;
• estabilidade;
• segurança

Muitas pessoas chamam esses produtos de fontes de energia "verdes", devido ao fato de que a operação dos dispositivos pode ser considerada ambientalmente amigável. O ciclo de vida da bateria aumenta significativamente devido ao uso de titanato de lítio na fabricação do ânodo. O dispositivo fornece mais de 20.000 ciclos de carga e descarga. Ao mesmo tempo, a desvantagem é que a tensão dessas baterias diminui dependendo de sua capacidade. Tensão operacional reduzida de 2,4 V, devido à qual o índice de energia específico diminui. No entanto, falando sobre condições operacionais críticas, essas baterias são as mais poderosas entre os análogos, pois são capazes de fornecer o fluxo máximo de energia.

A maior desvantagem das baterias LTO é sua lenta implementação. No entanto, a maioria dos fabricantes está começando a introduzir gradualmente uma tecnologia relativamente nova para a produção de fontes de energia elétrica ao criar essas unidades.

Onde as baterias LTO são usadas?

A clara vantagem das baterias LTO de outras fontes de energia permite que você use amplamente esse tipo de bateria em veículos elétricos, semáforos, usinas de energia, iates, estações de carregamento. Instalações financeiras, hospitais, sistemas de energia de reserva, estações de comunicação, centros de telecomunicações, estações meteorológicas autônomas, transporte público.

Ao iluminar ruas onde a principal recarga da fonte de energia se deve a painéis solares que acumulam energia do sol. Você pode ver um design semelhante em radares climáticos, fontes de alimentação ininterruptas, para uso doméstico, empilhadeiras.

Gradualmente, esse tipo de bateria está começando a ser introduzido em outros setores. Eles podem ser vistos em dispositivos médicos móveis, relógios de pulso, filmadoras, dispositivos digitais e até em telefones celulares e laptops.

Regras de uso e descarte

A carga primária do dispositivo é determinada pela reação química do cátodo e do ânodo. Uma carga adicional é possível conectando um dispositivo externo. As baterias LTO são carregadas apenas sob a condição de fornecer corrente contínua, uma tensão constante é definida para uma carga completa. Esses dispositivos são considerados autônomos. Se a bateria estiver danificada ou com defeito, ela não poderá ser reparada. A abertura da tampa do dispositivo destrói imediatamente a placa da bateria.

A cobrança deve ser verificada periodicamente com dispositivos especiais. Os especialistas são necessários para visualizar a carcaça quanto à segurança, terminais e, se necessário, limpar a oxidação e a sujeira. O fechamento do contato não é permitido.

As baterias são consideradas resíduos de classe 2 de risco. O descarte dessas baterias deve ser realizado de acordo com regulamentos especiais.Portanto, os fabricantes recomendam a reciclagem de baterias de titanato de lítio para instalações especiais, empresas que podem processá-las adequadamente.

Esses dispositivos de armazenamento de energia se tornaram um avanço na fabricação moderna de baterias. Eles podem ser chamados de perfeitos, eficazes e seguros. No entanto, sua grande desvantagem é determinada pelo alto custo e déficit de mercado.