Литий титанат аккумулятор для автомобиля

Литий-Титанатный аккумулятор (LTO) вместо штатного АКБ автомобиля: плюсы, минусы

Литий-титанатные аккумуляторы (LTO) вместо штатных АКБ (свинцово-кислотных, AGM) лучше работают в мороз. Стоит ли того замена?

Узнайте плюсы и минусы перехода на LTO-аккумуляторы с точки зрения владельца автомобиля. Особенно если вы проживаете в месте, где случаются суровые зимы.

Литий-титанатные аккумуляторы действительно лучше?

Это правда. Идея заменить свинцово-кислотную автомобильную батарею на литий-титанатную в самом деле хорошая. Посмотрите сами.

Достаточно один раз зарядить LTO-аккумулятор перед установкой в авто. Больше вы не возвращаетесь к вопросу, как там поживает АКБ — всё остальное сделает генератор.

Преимущества литий-титанатного аккумулятора в автомобиле

Плюсов литий-титанатного аккумулятора (LTO) для автомобиля куда больше, чем у какой-либо другой электрохимической системы литий-ионной технологии.

1. Точно запустится зимой

2. Генератор заряжает в сильный мороз

3. Служат до 25 лет

Скажем честно, проверить ещё никому не удалось. Но многие литий-титанатные аккумуляторы отслужили в китайских электробусах с начала 2010-х до того, как ёмкость достигла 70%-80% от номинальной.

Китайскому транспорту нехватка 20% заряда критична при выполнении прежних маршрутов. При закупке новых старые аккумуляторы отправили на площадки Alibaba Group. Реализация через вторичный рынок помогает немного отбить затраты на дорогие новые ячейки.

Так в виде товара бывшего употребления литий-титанатные аккумуляторы и стали доступны всем желающим уже в середине 2010-х.

Долгий срок службы объясняется конструкцией и материалами, где уменьшены паразитные химические реакции (характерные для кобальтовых батарей, как в смартфонах и электромобилях). Например, в ячейках LTO не образуются дендриты (практически отсутствует SEI-плёнка).

Но почему тогда все не перейдут на литий-титанатные, раз они такие замечательные аккумуляторы?

Недостатки литий-титанатного аккумулятора в автомобиле

Минусы литий-титанантных аккумуляторов для автомобиля элементарные:

Связываться с эдаким ещё необкатанным DIY готовы единицы умельцев. Ведь речь заходит об электрике автомобиля. Загорится ещё, взорвётся что-то — наслышаны про эти ваши электромобили.

Конечно, литий-титанатные ячейки безопаснее свинцово-кислотного АКБ [исследование в Университете Тур во Франции], но опасаться замыкания и деформации всё-таки следует. Да и остальные причины отказаться от LTO вполне оправданы.

1. Очень дорого

Электротранспорт строится на ячейках LTO в странах Азии, в том числе и у нас в России. Технология ещё неразвита в плане производства и обходится в разы дороже других электрохимических систем. Приблизительные цены для лучшего понимания.

2. Дефицит

Купить новый LTO-аккумулятор простому автовладельцу практически невозможно. Доступны в продаже только снятые с эксплуатируемых приложений (под «приложением» понимается электротранспорт).

Хотя в 2022-м году есть поставщики ячеек с гарантированной ёмкостью. Ситуация улучшается — возможно совсем скоро вопрос дефицита будет разрешён.

3. Характеристики

Могут подойти не ко всем автомобилям и условиям эксплуатации.

Литий-титанатные аккумуляторы (LTO) отлично подходят в качестве стартерной батареи автомобиля. Но с учётом недостатков, пока не лучший выбор замены свинцовой АКБ, если говорить о массовом применении.

LTO подходят энтузиастам и поклонникам DIY, а также любителям автозвука, где штатного питания автомобиля обычно не хватает.

Для обычных пользователей электроники в настоящий момент лучшим выбором считается LiFePO4-аккумуляторы (литий-железо-фосфатные). Об их преимуществах мы рассказывали в нашей отдельной статье на примере замены в ИБП свинцово-кислотной АКБ.

Как Вы оцениваете технологию литий-титанатной батареи в качестве замены свинцовой АКБ? Мы ждём ваши сообщения и ВКонтакте @NeovoltRu.

Подпишитесь на нашу группу, чтобы узнавать новости из мира автономности гаджетов, об их улучшении и прогрессе в научных исследованиях аккумуляторов. Подключайтесь к нам в Facebook и Twitter. Мы также ведём насыщенный блог в «Дзене» и на Medium — заходите посмотреть.

Источник

Аккумуляторы

Аккумуляторы (АКБ)

Интернет-магазин аккумуляторных батарей Titanat.ru предлагает источники питания для различных устройств — от самокатов и велосипедов до погрузчиков и поломоечных машин. Покупатели могут заказать как специализированный автономный аккумулятор, так и универсальную батарею для генератора или мотора.

Сотрудничество с Titanat дает клиентам следующие преимущества:

Содействие в приобретении продукции оказывают штатные менеджеры. Они информируют о специфике изделий, предлагают сопутствующее оборудование, упрощающее эксплуатацию. Благодаря компетентной помощи удается быстро купить оптимальные АКБ для электромотора или источника резервного питания, транспортного средства, клининговой или иной техники с доставкой курьером в Москве либо отправкой по РФ.

Продукция

Наше предприятие способно изготовить надежные аккумуляторы востребованных типов: LiFePO4, Li-NMC и LTO.

LiFePO4

Литий-железо-фосфатные решения обладают прекрасной энергетической плотностью и значительным эксплуатационным ресурсом. Могут использоваться на улице и внутри помещения, характеризуются минимальным уровнем саморазряда.

Такие аккумуляторные батареи способны работать с электромоторами различных конфигураций. Комплектуются контроллерами BMS, исключающими перезаряд и глубокий разряд. Модули предотвращают преждевременный износ источника питания, гарантируют его долгую и беспроблемную эксплуатацию.

Коэффициент полезного действия изделия LiFePO4 достигает 95 %. Устройства выдерживают 3500 циклов полного заряда и 8000 — частичного. Имеют умеренный вес, удобны в транспортировке.

Li-NMC

Это композитные решения: анод состоит из марганца, кобальта и никеля. При производстве таких АКБ возможно изменение пропорций химических компонентов с целью получения требуемого продукта. Как и предыдущий тип АКБ, Li-NMC могут работать с электромоторами, обеспечивая их высокую производительность.

Устройства оснащаются отсекателями, предотвращающими перезаряд. Подходят для интенсивной промышленной эксплуатации: расчетный ресурс — до 2000 рабочих циклов.

Рекомендуемые параметры зарядного тока составляют 0,7–1 С. При зарядке в рамках максимальных значений сокращается время заполнения емкости, однако снижается ее ресурс.

Разновидность литий-ионных изделий. Устройства оснащены анодом на основе пентатитаната лития. Нанокристаллическое строение элемента втрое увеличивает его рабочую поверхность в сравнении с углеродными решениями. Это положительно сказывается на емкости АКБ, количестве функциональных циклов и скорости зарядки.

Изделия устойчивы к температурным перепадам и высокой влажности. Являются отличным решением для техники, работающей в сложных климатических условиях.

Аккумуляторная батарея LTO заряжается при токе до 10 С, имеет внутреннее напряжение до 1 мОм. При подаче максимально тока заполнение емкости на 80 % занимает 5 минут.

Заказать АКБ с доставкой можно прямо сейчас — воспользуйтесь функционалом интернет-магазина либо свяжитесь с консультантом по телефону.

Источник

Замена аккумулятора на титанат лития.

Перемычки между банками сделал из алюминиевой шины шириной 20 мм, толщина вроде 3.
Плюсовую и минусовую клеммы выточил на токарном станке из обычной сталюки.

С целью подключения балансира и контроля напряжения к каждому выводу каждой банки было
было подключено по два провода 0,75 кв.мм. Наверное много, имело смысл сделать из витой пары.
Это жгут проводов справа от батареи, которые видно на предыдущих фото.
Для контроля напряжения каждой банки отдельно, собрал схему на ардуино + дисплей + внешние АЦП.
Внешние АЦП задействовал, поскольку АЦП ардуино 10-разрядное, но из-за шумов нужно отбросить
2 младших бита. Итого получается 2^8=256 отсчетов на диапазон 0-5 В, точность 20 мВ.
Поставил 3 16-разрядных АЦП ads1115, подключил в режиме дифференциального измерения —
на каждую батарею по 2 входа АЦП. Это позволяет использовать все 16 разрядов АЦП.
Получил 65535 отсчета на диапазон 0 — 5 вольт. Точность 0,07 мВ.
Такая точность, конечно, не нужна, но это лучше чем 20 мВ.
Входы и питание внешних АЦП защитил супрессорами на 4,5 В. Напряжение питания поставил 4 В.
Для балансировки ячеек внутри батареи уважаемым Владимиром из Новосибирска был разработан балансир.
Я его спаял по предложенной на сайте схеме, однако где-то нахомутал с смд-компонентами.
Кроме того, Владимир прислал мне плату балансира для пайки смд, однако никак не дойдут руки 🙁
Установил аккумулятор почти 6000 км назад. Схему контроля поставил только сегодня,
периодически контролируя напряжение элементов врукопашную.

За это время успел два раза высадить аккумулятор до 7 вольт, и один раз зарядить зарядкой для
свинцовых аккумуляторов типа «кипятильник» до 19 вольт — перед подключением в автомобиль разряжал лампами ближнего света 🙂
После всего этого издевательства разбег между банками всего 40 мВ.
Поставил контролер, понаблюдаю что будет дальше.

А теперь почему пришлось так издеваться.
У этих батарей есть плюсы и минусы, о которых нужно знать.
«+»
Хорошо работают в широком диапазоне температур.
Большое количество циклов заряд-разряд
Цена как за обычный хороший аккумулятор
«-«
Необходим тщательный отбор ячеек в батарею. Я купил 7, и мне повезло,
так как с сравнительно большим саморазрядом была только одна.
Необходим хороший генератор, не дышащий на ладан. Если есть какие-то проблемы в нем
или в проводке от него к аккумулятору — 100% выйдет из строя.

На форуме рекомендуют заменить провод от генератора к аккумулятору на меньшего сечения,
или удлинить его, чего я не сделал.
Зарядка у меня периодически пропадала и на свинцовом аккумуляторе, но на секунды,
и сама восстанавливалась. А я не придавал этому значения.
В результате, после установки нового аккумулятора, у меня полетел генератор.
Теперь, наверное, заменю проводку до генератора.

Источник

Электробусы и их батареи: что такое литий-титанат? (Part.1)

фото c сайта www.zr.ru

Друзья здравствуйте, всем здоровья, берегите себя, антисептики — наше ВСЁ!

Сегодня попробуем рассмотреть московские электробусы по мотивам статьи в журнале «За рулем» в части используемых литий-титанатных батарей (Li4Ti5O12 или LTO), их стоимости и перспектив эксплуатации, также попробуем разобраться, почему литий-титанат не подходит для промышленных решений в ИБП.

После нашей статьи «Li-Ion технологии: удельная стоимость снижается быстрее прогнозов» вызвал интерес литий-титанат как «не автомобильный» литий. На мой взгляд LTO как раз и является самым что ни на есть тяговыми батареями, которые совершенно не подходят для работы в качестве аккумуляторных батарей в ИБП и телекоме. Почему? Давайте разберемся под катом, структуру статьи условно разделим на три части:

Что такое электробус и почему LTO?

Для начала разберемся в статье и «выудим» нужные нам данные

Но в мире нет пока семилетних электробусов, чтобы опереться на практический опыт, а потому приходится верить расчетам на бумаге. В частности, никто не берется предсказать, как просядет емкость с годами и сколько раз за день придется подключать к сети уже не новую машину.

Таким образом на основе статьи имеем:

… на этом пока все, продолжение следует.

UPD: С чего начнём следующую — химическую — часть:

Источник

Литий-титанатные аккумуляторы – современно, удобно и долговечно

Литий-титанатные аккумуляторы – это разновидность привычных всем литий-ионных батарей. Выделяются в отдельную группу они потому, что их положительный электрод, анод, выполняется из специального сплава, титаната лития (Li4Ti5O12). Материал имеет некристаллическую структуру, увеличивающую поверхность соприкосновения с электролитом: один грамм имеет площадь 1002 метров, что выгодно отличает его от углерода с 32 метрами. Новое вещество обеспечивает высокую плотность тока. Это важнейший параметр для источника питания.

Плюсы и минусы

Причиной поиска новых путей развития технологии стало несовершенство имевшихся свинцовых, литий-железо-фосфатных и литий-ионных батарей. Они недостаточно безопасны, недолговечны и способны полноценно работать в узком диапазоне температур.

Проводились исследования соединений лития и титана. Как наиболее перспективное вещество был выделен титанат.

Характеристики соответствующих аккумуляторов очень высоки. Так, количество циклов зарядки-разрядки превышает 10 000. Емкость со временем снижается мало: на 20 % – при токе разряда 0,5С* после 10 миллионов циклов, а при токе разряда 3С после 10 тысяч.

Прямым следствием электрохимической и механической устойчивости структуры материала являются и показатели пожаро- и взрывобезопасности, которые несравнимо ниже, чем у литий-ионных элементов.

Российские и зарубежные в производстве придерживаются схожих стандартов:

Эффективность заряда-разряда колеблется пропорционально силе тока и составляет от 85 до 95 процентов. После 10 тысяч циклов она падает до 90, а после 20 – до 80 процентов.

Из недостатков стоит отметить невысокое напряжение и относительную малораспространенность технологии и незначительные объемы производства.

Первую проблему решают добором активных элементов, и она не является серьезной в свете меньшего их веса по сравнению с литий-ионными. А вот второе обстоятельство более весомо: литий-титанатные все еще имеют большую стоимость, чем другие виды аккумуляторов.

Немного истории

Технология начала проходить обкатку еще в 2011 году. Lp-TO аккумуляторы были установлены в городских автобусах Японии, на самых протяженных маршрутах.

К 2016 году экспериментальный транспорт суммарно преодолел более 700 000 километров. За это время у самых первых машин количество циклов перезарядки достигло 2 000 при падении емкости в 3 %.

Напряжение этих батарей равно 560 В, а емкость – 100 ампер-часов. Зарядка происходит посредством 400-киловаттного выпрямителя на специально оборудованных станциях.

Сейчас титанатный аккумулятор встречается уже и в электромобилях и электробайках. Хороший пример таких транспортных средств – Mitsubishi i-MiEV или Honda Fit EV.

Устройство и механизм работы

Именно анод определяет длительность жизненного цикла и уровень безопасности аккумулятора.

На подложку методом осаждения наносятся атомарные слои оксида титана толщиной менее 15 нанометров. После обжига они приобретают объемную полую структуру, состоящую из большого количества полых лент и больших полостей высотой до 30 и шириной до 150 нанометров.

Трехмерная поверхность имеет огромную площадь и рассчитана так, чтобы внутрь легко проникал электролит, взаимодействуя со всей поверхностью материала и осуществляя транспорт положительно заряженных ионов лития.

Формула протекающей электрохимической реакции такова:

Li4Ti5O12 + 3Li+ + 3e- Li7Ti5O12

Катод обычно изготавливается из соединения кобальта LiCoO2. Взаимодействуя с кислородом, катода ионы лития отдают заряд и становятся нейтральными, вновь осаждаясь на аноде.

Внешне титановый аккумулятор выглядит стандартно. Для упаковки всех элементов используется пластик, композиты или цветной металл. Корпуса имеют форму призмы с прямыми углами или цилиндра. Для улучшения контакта и упрощения соединения многие модели снабжены клеммами.

Применение

Используют титанатные АКБ не только в электротранспорте в качестве основного источника энергии, но и в бензиновых автомобилях как замену обычному аккумулятору для стартера, освещения и автозвука.

Имеется значительный спрос на технологию и в сферах кораблестроения, авиастроения.

Применяют такие элементы питания также и в устройствах, для которых важна как бесперебойность работы, так и высокая степень автономности или мобильности: в светофорах, в телекоммуникационном и связном оборудовании, в резервных цепях питания.

Еще одна область применения – организация освещения в сочетании с солнечными батареями. Таким способом возможно обеспечить электроэнергией как улицу, так и внутренние помещения.

Постепенно литий-титанатные накопители проникают и в бытовые устройства: нередки теперь оснащенные ими телефоны, планшеты, ноутбуки, фотоаппараты, видеокамеры, мобильное медицинское оборудование и даже велосипеды.

Особенности эксплуатации и утилизация

В эксплуатацию литий-титанатные аккумуляторы поступают уже готовыми для подключения к нагрузке, так как первоначальный заряд обусловлен электрохимической реакцией между электродами плюса и минуса.

Зарядка производится специальным устройством постоянного тока.

Согласно приказу № 511 Министерства природных ресурсов от 15.06.2001 различают 5 классов опасности отходов. Отработанные аккумуляторы относятся ко второму классу, что предполагает специальную процедуру утилизации.

Фирмы-производители и предлагаемый ассортимент

Новизной технологии объясняется ее нераспространенность.

На рынке литий-титанатные аккумуляторы представлены небольшим количеством производителей, среди которых явно лидирует японский концерн Toshiba. Маркетинговое название соответствующей продукции – Super Charge Ion Battery, или сокращенно SCiB.

Литий-титанат с добавкой позволяет заряжать аккумуляторы за 5 минут до 90 %. Их удельная емкость вдвое выше титанатных, что позволяет уменьшить размер элементов питания и приблизить их по удельной энергии к литий-полимерным.

Для своих наручных кинетических часов производит батареи малого размера и Seiko, заменив ими конденсаторы.

Не отстают и швейцарцы. Компания Leclanché, которая с 1939 года выпускает аккумуляторы, освоила передовой техпроцесс после приобретения в 2006 году немецкой фирмы Bullith AG. Их продукт называется TiBox и представляет собой многоразовые источники питания с литий- титанатным анодом, мощностью 3,2 кВт и ресурсом работы до 20 тысяч циклов.

Американская компания из Невады Altairnano выпускает линейку элементов питания Nanosafe для электромобилей. Их титанат и производимые АКБ по официальным заявлениям готовы установить под капот многие производители автомобилей. Это английская фирма Lightning Car Company, известная своими спорткарами.

Также американская студия Phoenix Motorcars, которая переделывает корейские авто от SsangYong в электромобили. И, наконец, калифорнийская фирма Proterra, в своем микроавтобусе EcoRide BE35.

Выпускают литий-титановые аккумуляторы и в Китае. Компания YABO Power Technology выпустила первый экземпляр еще в 2012 году. Изделия преимущественно применяются в автотранспорте.

Типичный представитель – батарея YB-LITE2344, рассчитанная на штатное напряжение 2,4 V и емкость 15 ампер-часов.

Где купить

Самая популярная емкость для титанат-батарей, используемых в различных АКБ, – 40 АЧ. Чаще всего такие модели имеют стандартное количество циклов перезаряда (20 700) и годятся для последовательного соединения в банки больших размеров.

Купить источники питания можно в интернет-магазинах. По отзывам, качественный товар приобрести проще на eBay (иБэй), а на Aliexpress (Алиэкспресс) весь ассортимент дешевле.

Перед покупкой стоит убедиться в добросовестности продавца. Иногда под видом новых продают списанные аккумуляторы.

Быстро найти необходимый ассортимент на сайтах торговых площадок можно по поисковому запросу LTO или Lithium-Titanate.

Помимо стандартных и распространенных типоразмеров присутствуют и более нишевые: в виде плоских гибких или защищенных жесткими листами ячеек, в форме стандартных батареек. Есть также уже готовые собранные аккумуляторы и блоки питания в корпусах.

Там же нетрудно найти и специальные зарядные устройства, рассчитанные на постоянный ток, нужные напряжение и силу тока.

Сколько стоит конкретный титанат-литиевый аккумулятор, зависит еще и от цены доставки: продавцы пользуются услугами различных почтовых организаций и курьерских служб. Поэтому стоимость в итоге может серьезно отличаться.

Заключение

Потенциальный рынок литий-титанатных аккумуляторов велик. Поэтому перспективы развития данной технологии более чем обнадеживающие. Продукция уже выпускается серийно, становится доступнее, так как цена на нее снижается. Растет и ассортимент.

Источник