Od czasu uprzemysłowienia akumulatorów litowo-jonowych w 1991 r. grafit jest dominującym materiałem elektrody ujemnej w akumulatorach.Tytanian litu, jako nowy rodzaj materiału elektrody ujemnej do akumulatorów litowo-jonowych, wzbudził zainteresowanie pod koniec lat 90. XX wieku ze względu na jego doskonałe działanie.Na przykład materiały z tytanianu litu mogą zachować wysoki stopień stabilności swojej struktury krystalicznej podczas wprowadzania i usuwania jonów litu, przy minimalnych zmianach stałych sieci (zmiana objętości
Ten materiał elektrody o zerowym naprężeniu znacznie wydłuża żywotność akumulatorów z tytanianem litu.Tytanian litu ma unikalny trójwymiarowy kanał dyfuzyjny jonów litu o strukturze spinelowej, który ma takie zalety, jak doskonała charakterystyka mocy oraz doskonała wydajność w wysokich i niskich temperaturach.W porównaniu z materiałami na węglowe elektrody ujemne, tytanian litu ma wyższy potencjał (1,55 V wyższy niż metaliczny lit), co powoduje, że warstwa ciało stałe-ciecz zwykle narasta na powierzchni elektrolitu, a węglowa elektroda ujemna nie tworzy się na powierzchni tytanianu litu .
Co ważniejsze, dendryty litu nie tworzą się na powierzchni tytanianu litu w zakresie napięcia normalnego użytkowania baterii.Eliminuje to w dużym stopniu możliwość zwarć powstałych na skutek dendrytów litu wewnątrz akumulatora.Zatem bezpieczeństwo akumulatorów litowo-jonowych z tytanianem litu jako elektrodą ujemną jest obecnie najwyższe spośród wszystkich typów akumulatorów litowo-jonowych, jakie widział autor.
Większość znawców branży słyszała, że żywotność baterii litowej tytanianu litu zastępującego grafit jako materiał elektrody ujemnej może osiągnąć dziesiątki tysięcy razy, znacznie więcej niż w przypadku zwykłych tradycyjnych baterii litowo-jonowych i wyczerpie się już po kilku tysiącach cykli .
Ze względu na fakt, że większość profesjonalnych profesjonalistów zajmujących się akumulatorami litowo-jonowymi nigdy tak naprawdę nie zaczęła wytwarzać akumulatorów litowo-tytanowych lub robiła je tylko kilka razy i kończyła w pośpiechu, gdy napotkały trudności.Nie mogli więc się uspokoić i dokładnie przemyśleć, dlaczego większość doskonale wykonanych tradycyjnych akumulatorów litowo-jonowych może wytrzymać jedynie 1000–2000 cykli ładowania i rozładowania?
Bateria.jpg
Czy podstawową przyczyną krótkiej żywotności tradycyjnych akumulatorów litowo-jonowych jest jeden z ich podstawowych elementów – kłopotliwe obciążenie grafitowej elektrody ujemnej?Po wymianie grafitowej elektrody ujemnej na elektrodę ujemną typu spinel z tytanianem litu, zasadniczo identyczny układ chemiczny akumulatora litowo-jonowego można poddawać cyklom dziesiątki tysięcy, a nawet setki tysięcy razy.
Ponadto, gdy wiele osób mówi o niskiej gęstości energii akumulatorów litowo-tytanowych, przeocza prosty, ale ważny fakt: bardzo długą żywotność cykliczną, niezwykłe bezpieczeństwo, doskonałą charakterystykę mocy i dobrą ekonomiczność akumulatorów litowo-tytanowych.Cechy te będą ważnym kamieniem węgielnym dla powstającej wielkoskalowej branży magazynowania energii litowo-jonowej.
W ciągu ostatniej dekady badania nad technologią akumulatorów z tytanianem litu przeżywały rozkwit zarówno w kraju, jak i za granicą.Jej łańcuch przemysłowy można podzielić na przygotowanie materiałów z tytanianu litu, produkcję akumulatorów z tytanianu litu, integrację systemów akumulatorów z tytanianu litu i ich zastosowanie na rynkach pojazdów elektrycznych i magazynowania energii.
1. Materiał z tytanianu litu
Na arenie międzynarodowej istnieją wiodące firmy zajmujące się badaniami i industrializacją materiałów z tytanianu litu, takie jak Oti Nanotechnology ze Stanów Zjednoczonych, Ishihara Industries z Japonii i Johnson&Johnson z Wielkiej Brytanii.Wśród nich tytanian litu wytwarzany przez amerykański tytan ma doskonałe właściwości pod względem szybkości, bezpieczeństwa, długiej żywotności oraz wysokich i niskich temperatur.Jednak ze względu na zbyt długie i precyzyjne metody produkcji, koszty produkcji są stosunkowo wysokie, co utrudnia komercjalizację i promocję.
Czas publikacji: 14 marca 2024 r