Аккумуляторы, построенные на основе различных соединений лития, сейчас являются одними из наиболее емких и компактных, за что и получили широкое распространение. Но недостаточная безопасность и заметная цена ограничивают их использование, поэтому ученые постоянно работают над созданием следующего поколения аккумуляторов. В настоящее время (2016 год), наиболее эффективными считаются литий-титановые элементы. Электроды из диоксида титана позволяют увеличить удельную емкость аккумулятора на 60% при этом используя материал значительно менее дорогой в производстве, более долговечный и позволяющий уменьшить время заряда по сравнению с обычной графитовой литий-ионной батареей.
Слой оксида титана толщиной 15 нм наносится методом осаждения атомных слоев, после чего матрица удаляется путем обжига при 400С в течение часа. В результате получается уникальная трехмерная структура, состоящая из полых лент (nanoribbons). Достаточно большой размер полостей (порядка 30 нм в высоту и 150 в ширину) обеспечивает свободное проникновение электролита внутрь, что позволяет осуществлять ионный транспорт Li+ как снаружи, так и внутри каналов. Данное преимущество позволяет значительно сократить время зарядки/разрядки АКБ.
Кроме того, полученный материал обладает значительной удельной емкостью и хорошей циклируемостью благодаря стабильной структуре и высоким значениям ионной и электронной проводимости. Это создает предпосылки для изготовления высокоэффективных вторичных литиевых батарей нового поколения.
Литий–Титанатные аккумуляторы Li4Ti5O12 (более сокращённое название – LTO) представляют собой действительно серьёзную заявку на большую часть рынка аккумуляторов. Характеристики таких аккумуляторов выглядят внушительно:
- Количество циклов заряд–разряд до падения ёмкости на 20%:
- При токе разряда 0.5С — 10 000 000.
- При токе разряда 3С — более 10 000.
- Максимальный ток заряда — 10С (заряд до 80% ёмкости за 5 минут – некоторые модели за 1 минуту).
- Срок годности: более 10 000 циклов, в то время как обычные литий-ионные батареи 800 циклов, а lifepo4 – 2000 циклов.
- Внутреннее сопротивление: ~1.0 мОм
- Работа при температурах до –40o.
- Саморазряд — 2–5% в месяц.
- Пожаро и взрывобезопасность в сравнении с обычными Li–ion аккумуляторами.
Причины таких удивительных свойств в электрохимической стабильности и физической стабильности структуры материала анода Li4Ti5O12. Данная технология начала отрабатываться ещё с 2011 года на маршрутных городских автобусах в Японии. На сегодняшний день эксплуатируются 40 автобусов, оснащенный аккумуляторами Lp-TO.
«Общий пробег машин на сегодня составил 710 000 км, при этом первые 6 автобусов пробежали уже 60 000 км. За все время их аккумуляторы прошли около 3 000 циклов быстрой подзарядки, при этом емкость батарей упала всего на 3%», — отмечают представители Microvast.
Используемые на автобусах батареи имеют напряжение 560 вольт и емкость 100 ампер-часов. Они заряжаются через мощный выпрямитель (400 кВт) на специально построенной зарядной станции, которая допускает нагрузку до 3-х мегаватт.
Такие аккумуляторы сейчас уже используются в электромобилях Mitsubishi's i–MiEV, Honda Fit EV и множестве электробайков разных компаний.
Длительность срока службы:
Быстрота подзарядки:
Большой ток на выходе:
Подведём итог
Преимущества LTO аккумуляторов
- Вес меньше лития
- Емкость больше лития
- Заряд до 80% за несколько минут
- Циклов больше чем у лития
- Не страшен мороз
- Температура воспламенения очень высокая.
Недостатки LTO аккумуляторов
- Пока ещё высокая цена
- Малый ассортимент банок
Что касается вопроса где можно купить титановые аккумуляторы, то пока ассортимент очень мал. Удалось в свободной продаже найти только модель MP145396PA, которая продаётся на Ebay: Toshiba 2.4v 3Ah 2.9Ah Lithium Titanate Li-ion LTO, 200 Amps по цене 7 долларов. Но всем понятно, что это лишь первая ласточка, и к 2017 году они могут появится в более широком ассортименте, в том числе и магазинах России.
Комментарии закрыты.