Kāds ir titāna oksīda litija jonu akumulatoru tehnoloģijas attīstības statuss gan vietējā, gan starptautiskā mērogā?

Kopš litija jonu akumulatoru industrializācijas 1991. gadā grafīts ir bijis dominējošais negatīvo elektrodu materiāls akumulatoriem.Litija titanāts kā jauna veida negatīvo elektrodu materiāls litija jonu akumulatoriem tika pievērsta uzmanība 1990. gadu beigās, pateicoties tā lieliskajai veiktspējai.Piemēram, litija titanāta materiāli var saglabāt augstu stabilitātes pakāpi to kristālu struktūrā litija jonu ievietošanas un noņemšanas laikā, minimāli mainot režģa konstantes (tilpuma izmaiņas).
Šis “nulles deformācijas” elektrodu materiāls ievērojami pagarina litija titanāta akumulatoru cikla kalpošanas laiku.Litija titanātam ir unikāls trīsdimensiju litija jonu difūzijas kanāls ar spineļa struktūru, kam ir tādas priekšrocības kā izcilas jaudas īpašības un lieliska veiktspēja augstā un zemā temperatūrā.Salīdzinot ar oglekļa negatīvo elektrodu materiāliem, litija titanātam ir lielāks potenciāls (par 1,55 V lielāks nekā metāliskajam litijam), kā rezultātā cietā šķidruma slānis, kas parasti aug uz elektrolīta virsmas, un oglekļa negatīvs elektrods neveidojas uz litija titanāta virsmas. .
Vēl svarīgāk ir tas, ka normālas akumulatora lietošanas sprieguma diapazonā uz litija titanāta virsmas ir grūti veidoties litija dendriti.Tas lielā mērā novērš īssavienojumu iespēju, ko veido litija dendriti akumulatora iekšpusē.Tātad litija jonu akumulatoru ar litija titanātu kā negatīvo elektrodu drošība pašlaik ir visaugstākā starp visu veidu litija jonu akumulatoriem, ko autors ir redzējis.
Lielākā daļa nozares speciālistu ir dzirdējuši, ka litija titanāta, kas aizstāj grafītu kā negatīvo elektrodu materiālu, litija akumulatora darbības laiks var sasniegt desmitiem tūkstošu reižu, kas ir daudz lielāks nekā parastajiem tradicionālajiem litija jonu akumulatoriem, un tas nomirs tikai pēc dažiem tūkstošiem ciklu. .
Sakarā ar to, ka lielākā daļa profesionālo litija jonu akumulatoru profesionāļu nekad īsti nav sākuši ražot litija titanāta akumulatoru izstrādājumus, vai arī ir tos izgatavojuši tikai dažas reizes un pārsteidzīgi, saskaroties ar grūtībām, beidzās.Tāpēc viņi nevarēja nomierināties un rūpīgi padomāt par to, kāpēc lielākā daļa perfekti izgatavoto tradicionālo litija jonu akumulatoru var pabeigt tikai 1000–2000 uzlādes un izlādes ciklu?
Battery.jpg
Vai tradicionālo litija jonu akumulatoru īsa cikla galvenais iemesls ir viens no tā pamatkomponentiem – grafīta negatīvā elektroda apkaunojošais slogs?Kad grafīta negatīvais elektrods ir aizstāts ar spineļa tipa litija titanāta negatīvo elektrodu, būtībā identisku litija jonu akumulatora ķīmisko sistēmu var pārslēgt desmitiem tūkstošu vai pat simtiem tūkstošu reižu.
Turklāt, kad daudzi cilvēki runā par litija titanāta akumulatoru zemo enerģijas blīvumu, viņi ignorē vienkāršu, bet svarīgu faktu: litija titanāta akumulatoru īpaši ilgs cikla kalpošanas laiks, ārkārtas drošība, izcilas jaudas īpašības un laba ekonomija.Šīs īpašības būs svarīgs stūrakmens jaunajai liela mēroga litija jonu enerģijas uzglabāšanas nozarei.
Apmēram pēdējo desmit gadu laikā litija titanāta akumulatoru tehnoloģiju pētījumi ir uzplaukuši gan vietējā, gan starptautiskā mērogā.Tās rūpniecisko ķēdi var iedalīt litija titanāta materiālu sagatavošanā, litija titanāta akumulatoru ražošanā, litija titanāta akumulatoru sistēmu integrācijā un to pielietojumos elektrisko transportlīdzekļu un enerģijas uzglabāšanas tirgos.
1. Litija titanāta materiāls
Starptautiski ir vadošie uzņēmumi litija titanāta materiālu izpētē un industrializācijā, piemēram, Oti Nanotechnology no ASV, Ishihara Industries no Japānas un Johnson&Johnson no Apvienotās Karalistes.Tostarp litija titanāta materiālam, ko ražo amerikāņu titāns, ir lieliska veiktspēja attiecībā uz ātrumu, drošību, ilgu kalpošanas laiku un augstu un zemu temperatūru.Tomēr pārmērīgi ilgo un precīzo ražošanas metožu dēļ ražošanas izmaksas ir salīdzinoši augstas, kas apgrūtina to komercializāciju un popularizēšanu.