Bateria cu titanat de litiu (LTO) este o variantă a bateriilor cu ioni de litiu care utilizează pentatitanat de litiu (Li 4 Ti 5 O 12 ) ca anod în loc de grafitul utilizat în majoritatea celorlalte opțiuni. Pentru a crește aria , anodul are o structură nanocristalină. Această soluție face posibilă asigurarea unei suprafețe a anodului de până la 100 m 2 /g față de 3 m 2 /g pentru carbon, ceea ce face posibilă creșterea semnificativă a ratei de reîncărcare și asigurarea unei densități de curent ridicate. Începând cu 2017, bateriile cu titanat de litiu sunt capabile să furnizeze densități de energie de până la 177 W*h/L [1] . În plus, aceste baterii sunt foarte fiabile și pot funcționa fără pierderi la temperaturi mai scăzute până la minus 30 de grade, spre deosebire de bateriile clasice litiu-ion, care deja la minus 5 grade își reduc performanța cu 20%.
Dezavantajul bateriilor cu titanat de litiu este o tensiune de funcționare mai mică (2,4 V), ceea ce duce la o energie specifică mai mică (aproximativ 30-110 Wh/kg [1] ) față de bateriile convenționale litiu-ion cu o tensiune standard de 3,7 V. Acest lucru limitează utilizarea lor în inginerie electrică și în laptopuri, telefoane mobile și smartphone-uri, care urmăresc să minimizeze volumul și greutatea bateriilor.
Pragurile tipice de protecție la supraîncărcare și supradescărcare sunt 2,8-1,8 V. Acest lucru, teoretic, vă permite să înlocuiți două baterii NiCd sau NiMH (într-un dispozitiv fără echilibrare a celulelor, de exemplu, într-un receptor radio de acasă) cu o baterie cu titanat de litiu. Pe de altă parte, multe astfel de dispozitive nu au un control suficient de precis al nivelului de tensiune pe baterie, sacrificându-și resursa - dar în cazul bateriilor cu litiu, prețul unei astfel de simplificări a circuitelor crește semnificativ din cauza riscului de incendiu.
Altairnano produce baterii cu titanat de litiu în linia „Nanosafe”, poziționându-le în principal pentru vehicule electrice . Printre producătorii de vehicule electrice, Lightning Car Company ( Mașina Lightning GT ) [2] [3] Phoenix Motorcars [4] , Proterra (pentru microbuzul EcoRide BE35) [5] și-au anunțat intenția de a folosi bateriile Altairnano .
Altairnano își instalează și bateriile în sisteme de alimentare neîntreruptibilă [6] și le oferă militarilor [7] .
Toshiba a lansat o baterie cu titanat de litiu sub numele de marcă Super Charge Ion Battery (SCiB) [8] [9] , care oferă încărcare ultra-rapidă - până la 90% capacitate în 6 minute [10] , și o durată lungă de viață - până la 25 de ani. Număr de cicluri de încărcare/descărcare: peste 25.000 [11] [10] . De asemenea, noul tip de baterie este mai sigur decât bateriile Li-ion obișnuite în prezent . Densitatea energetică - 60-100 Wh / kg la un preț de aproximativ 1-2 mii de dolari pe kWh (pentru comparație: Li-ionii de uz casnic pe cobaltit de litiu au o densitate de energie de 120-180 Wh / kg la prețuri de 300-500 $ pe kWh) [12] [13] .
Tehnologia avansată SCiB anunțată de Toshiba în octombrie 2017 oferă o încărcare a bateriei de 90% în 5 minute. Astfel de indicatori au fost obținuți prin utilizarea oxidului de titan-niobiu ca material anodic, care asigură stocarea și transportul mai eficient al ionilor de litiu și permite o creștere de două ori a capacității specifice a anodului [14] .
Leclanché este un producător elvețian de baterii fondat în 1909. În 2006, firma a achiziționat firma germană Bullith AG pentru a înființa o linie de producție de litiu-ion în Germania. În 2014, a apărut pe piață produsul „TiBox” cu un anod de titanat de litiu. Bateria TiBox are o capacitate de 3,2 kW și poate rezista la 20.000 de cicluri de reîncărcare.
Seiko folosește baterii cu titanat de litiu în ceasurile cinetice. Anterior, foloseau un condensator pentru a stoca energie, dar bateria permite o capacitate mai mare, o durată de viață mai lungă și o reparație mai ușoară.
YABO Power Technology a lansat o baterie cu titanat de litiu în 2012. Bateria standard model YB-LITE2344 este de 2,4V/15Ah folosită în vehiculele electrice și sistemele de stocare a energiei.
Datorită resursei uriașe, a încărcării ultra-rapide și a capacității de a funcționa la temperaturi scăzute, acest tip de baterie este promițător pentru utilizare în mașinile electrice. Această tehnologie vă permite să instalați o baterie care va dura mai mult decât mașina în sine, iar mulți producători de automobile sunt derutați de acest lucru, deoarece, prin aceasta, cresc resursele de consum ale mașinilor lor, reducându-și cifra de afaceri de consum.
Bateriile SCiB sunt folosite în bicicleta electrică Schwinn Tailwind [15] , unele versiuni japoneze ale Mitsubishi i-MiEV [16] , Honda Fit EV [17] și scuterul electric Honda EV-neo [18] . Acest tip de baterie are un mare potențial de utilizare în transportul public. De exemplu, proiectul TOSA folosește o încărcare a bateriei SCiB de mare viteză pentru o reîncărcare a bateriei de 15 secunde în stațiile de autobuz. [19]
Bateriile cu titanat de litiu sunt foarte avantajos utilizate în energia alternativă ca acumulatori și depozite de energie generată de panourile solare și generatoarele eoliene, datorită eficienței mari de conservare a energiei de 96% și autodescărcării foarte scăzute de 0,02% pe zi.
Carbon - baterie cu titanat ( Carbon titanate cell LPCO ) este a doua generație de baterii cu litiu-titanat dezvoltate de compania americană Microvast (SUA) și realizate pe bază de carbon poros titanat de litiu (Li 4 Ti 5 O 12 ) (carbon poros).
Ca anod în chimia unei baterii cu titanat de carbon , a fost folosit carbon poros modificat cu o dimensiune și morfologie a particulelor similare cu grafitul clasic și o suprafață de 20 de ori mai mare decât suprafața grafitului. Suprafața mare oferă un canal mai mare care crește foarte mult mobilitatea și injecția de litiu-ion, ceea ce ajută bateria să atingă viteze mari de încărcare și performanțe de lungă durată.
Datorită unor astfel de tehnologii, a fost posibilă creșterea semnificativă a densității energiei acumulate, reducerea greutății și dimensiunilor bateriei cu titanat de carbon . În același timp, a existat o scădere nesemnificativă, în comparație cu o baterie cu titanat de litiu, a resursei, care în titanat de carbon este de 10.000 de cicluri.
Intervalul de tensiune de funcționare al bateriei cu titanat de carbon este de 2,7-4,3 V, care este același cu cel al unei baterii standard litiu-ion. Acest lucru permite utilizarea plăcilor de protecție BMS (sistem de management al bateriei) utilizate pe scară largă, concepute pentru bateriile litiu-ion. Dar, în ciuda avantajului tehnologiei cu titanat de carbon, dezvoltarea SCiB cu titanat de litiu de la Toshiba rămâne astăzi bateria cu cea mai lungă durată de viață dintre toate tehnologiile produse în serie, unde niciun producător nu a depășit încă o resursă de 25.000 de cicluri de descărcare complete.