Piles au titanate de lithium

Une variété de batteries lithium-ion sont des batteries au titanate de lithium, dans lesquelles le titanate de lithium, dont la formule chimique est Li4Ti5O12, est utilisé comme électrode connectée à une source d'alimentation positive (anode). Le développement de tels appareils a commencé à être engagé dans les années 80 lointaines.

Qu'est-ce qu'une batterie au titanate de lithium

À ce jour, les batteries au titanate de lithium sont un type assez rare de batterie électrique, c'est pourquoi peu de gens en ont entendu parler. Cependant, la distribution de masse gagne progressivement du terrain et des produits similaires sont largement utilisés dans de nombreuses industries.

Le principal objectif du dispositif de stockage d'énergie électrique est son utilisation dans les appareils électroménagers modernes, les véhicules électriques, les systèmes énergétiques et les gadgets modernes.

Comment est la production de batteries LTO

De nombreux fabricants (Seiko, YABO, Toshiba, Altair Nanotechnologies) commencent progressivement à introduire la production d'oxyde de lithium et de titane, basée sur la technologie moderne LTO (oxyde de titane). En travaillant sur cette technologie, les fabricants ont pu obtenir une structure nanocristalline suffisamment développée de l'anode, qui est en fait devenue le principal avantage des produits.

Contrairement au carbone poreux utilisé pour créer d'autres types de batteries au lithium, la structure nanocristalline permet de rendre «utile» une grande surface d'anode, assurant la stabilité de la surface. Par exemple, la technologie LTO permet d'obtenir une surface anodique effective d'environ 100 m² / g, alors qu'avec des anodes en carbone ce chiffre est d'environ 3 m² / g.

En raison de la surface élevée de l'anode, la charge est transférée beaucoup plus rapidement, les caractéristiques des courants admissibles sont plus élevées. Tout cela garantit la durée de vie de l'appareil, la stabilité et la sécurité de fonctionnement.

Le principe de fonctionnement et la batterie au titanate de lithium de l'appareil

L'enveloppe extérieure de la structure est en plastique, en matériau composite, moins généralement en métal non ferreux. De nombreux modèles ont des bornes métalliques à travers lesquelles les tiges internes entrent en contact avec les consommateurs de tension et d'énergie positive, négative. Extérieurement, l'appareil ressemble à un prisme, un cylindre. Le contact positif est situé en haut et le contact négatif est en bas de la batterie.

Lorsque la batterie fonctionne, une certaine réaction s'y produit. Le courant est accumulé et délivré simultanément, et l'accumulation et l'approvisionnement sont beaucoup plus élevés que dans les appareils créés à l'aide d'autres technologies de production. De tels appareils peuvent être chargés à la limite en seulement 6 à 10 minutes. Pendant le fonctionnement, la batterie ne chauffe pas, la surchauffe est donc complètement éliminée. Le principe de fonctionnement de base diffère peu des batteries lithium-ion.

L'électrode négative est réalisée sous forme de graphite en couches. Des processus aléatoires s'y déroulent, des atomes chargés d'électricité se déplacent le long de la matrice, maintenant la tension. Pendant la décharge, les ions lithium interagissent avec l'oxygène, en passant par la cathode sont dirigés vers l'extérieur. Les ions lithium en charge perdent leur tension initiale et se déposent à la surface de l'anode jusqu'à la prochaine charge. Le processus de charge est répété, mais dans l'ordre inverse. Pendant le fonctionnement, des gaz peuvent s'accumuler à l'intérieur du boîtier, leurs vapeurs sont évacuées par des ouvertures ou des échappements spéciaux.

Caractéristiques techniques des batteries au titanate de lithium

Les fabricants étrangers et russes tentent d'adhérer à une norme, celle-ci définit les caractéristiques suivantes:

• 30 - 110 W / kg - stockage d'énergie;
• à charge maximale, l'appareil donne une puissance spécifique de 3 000 à 5 100 W / kg;
• pas plus de 177 W * h / l de densité de charge;
• tension nominale - 1,9 - 2,4 V, décharge maximale - 1,5 V - 1,7 V;
• l'efficacité cyclique de «charge-décharge» à des courants faibles varie à moins de 95%, à des courants plus élevés, elle chute à 85%;
• 100 000 conservent 90% de la capacité de la batterie, 20 000 à 80%, certains fabricants ont réussi à porter cette dernière à 40 000 cycles de décharge-charge.

Les batteries fabriquées à base de LTO peuvent fonctionner dans des conditions de gel intense (de moins 40 ° C) et sous une chaleur extrême (jusqu'à plus 55 ° C). Auto-décharge de la batterie par mois de 2% à 5%. Certains fabricants définissent une période de garantie de plus de 10, voire 20 ans, selon le modèle.

Pile au titanate de lithium: avantages et inconvénients

Les pros peuvent être envisagés:

• faible résistance interne;
• charge très rapide;
• horaires de travail ininterrompus et longs;
• caractéristiques élevées des courants de décharge et de charge;
• caractéristiques opérationnelles élevées dans des conditions météorologiques défavorables;
• la stabilité;
• la sécurité

Beaucoup de gens appellent ces produits des sources d'énergie «vertes», car le fonctionnement des appareils peut être considéré comme respectueux de l'environnement. La durée de vie de la batterie est considérablement augmentée en raison de l'utilisation de titanate de lithium dans la fabrication de l'anode. L'appareil offre plus de 20 000 cycles de charge-décharge. Dans le même temps, l'inconvénient est que la tension de ces batteries diminue en fonction de leur capacité. Tension de fonctionnement réduite de 2,4 V grâce à laquelle l'indice d'énergie spécifique diminue. Cependant, en parlant de conditions de fonctionnement critiques, ces batteries sont les plus puissantes parmi les analogues, car elles sont capables de fournir un flux d'énergie maximal.

Le plus gros inconvénient des batteries LTO est leur lenteur de mise en œuvre. Cependant, la plupart des fabricants commencent à introduire progressivement une technologie relativement nouvelle pour la production d'alimentations électriques lors de la création de ces unités.

Où sont utilisées les batteries LTO?

L'avantage évident des batteries LTO provenant d'autres sources d'alimentation vous permet d'utiliser largement ce type de batterie dans les véhicules électriques, les feux de circulation, les centrales électriques, les yachts, les stations de charge. Installations financières, hôpitaux, systèmes d'alimentation de secours, stations de communication, centres de télécommunications, stations météorologiques autonomes, transports publics.

Lors de l'éclairage de rues où la recharge principale de la source d'énergie est due aux panneaux solaires qui accumulent l'énergie du soleil. Vous pouvez voir une conception similaire dans les radars météorologiques, les alimentations sans coupure, pour un usage domestique, les chariots élévateurs.

Progressivement, ce type de batterie commence à être introduit dans d'autres industries. Ils peuvent être vus dans les appareils médicaux mobiles, les montres-bracelets, les caméscopes, les appareils numériques et même dans les téléphones portables et les ordinateurs portables.

Règles d'utilisation et d'élimination

La charge principale de l'appareil est déterminée par la réaction chimique de la cathode et de l'anode. Une charge supplémentaire est possible en connectant un appareil externe. Les batteries LTO sont chargées uniquement à condition de fournir du courant continu, une tension constante est réglée sur une charge complète. Ces appareils sont considérés comme sans surveillance. Si la batterie est endommagée ou fonctionne mal, elle ne peut pas être réparée. L'ouverture du couvercle de l'appareil détruit immédiatement la plaque de la batterie.

La charge doit être vérifiée périodiquement avec des appareils spéciaux. Des spécialistes sont requis pour voir le boîtier pour la sécurité, les bornes et, si nécessaire, nettoyer l'oxydation et la saleté. La fermeture des contacts n'est pas autorisée.

Les batteries sont considérées comme des déchets de classe de danger 2. La mise au rebut de ces batteries doit être effectuée conformément aux réglementations spéciales.Par conséquent, les fabricants recommandent que lors de l'élimination des batteries au titanate de lithium, elles soient amenées dans des usines spéciales, des entreprises qui peuvent les traiter correctement.

Ces dispositifs de stockage d'énergie sont devenus une percée dans la fabrication de batteries modernes. On peut à juste titre les appeler parfaits, efficaces, sûrs. Cependant, leur gros désavantage est déterminé par le coût élevé et le déficit du marché.