A lítium-titanát akkumulátor (LTO) a lítium-ion akkumulátorok olyan változata , amely lítium-pentatitanátot (Li 4 Ti 5 O 12 ) használ anódként a legtöbb egyéb megoldásban használt grafit helyett. A terület növelése érdekében az anód nanokristályos szerkezetű. Ez a megoldás lehetővé teszi akár 100 m 2 /g anódfelület biztosítását a szén esetében 3 m 2 /g-hoz képest, ami lehetővé teszi az újratöltési sebesség jelentős növelését és a nagy áramsűrűség biztosítását. 2017-től a lítium-titanát akkumulátorok akár 177 W*h/L energiasűrűséget is képesek leadni [1] . Ezen túlmenően ezek az akkumulátorok rendkívül megbízhatóak és veszteség nélkül működnek alacsonyabb hőmérsékleten, akár mínusz 30 fokig, ellentétben a klasszikus lítium-ion akkumulátorokkal, amelyek már mínusz 5 fokon 20%-kal csökkentik a teljesítményüket.
A lítium-titanát akkumulátorok hátránya az alacsonyabb üzemi feszültség (2,4 V), ami alacsonyabb fajlagos energiát eredményez (kb. 30-110 Wh/kg [1] ), mint a hagyományos lítium-ion akkumulátoroké 3,7 normál feszültséggel. V. Ez korlátozza használatukat az elektrotechnikában, valamint laptopokban, mobiltelefonokban és okostelefonokban, amelyek célja az akkumulátorok térfogatának és súlyának minimalizálása.
A tipikus túltöltés és túlkisülés védelmi küszöbértéke 2,8-1,8 V. Ez elméletileg lehetővé teszi két NiCd vagy NiMH akkumulátor cseréjét (cellakiegyenlítés nélküli készülékben, például otthoni rádiós kézibeszélőben) egy lítium-titanát akkumulátorra. Másrészt sok ilyen eszköz nem tudja kellően pontosan szabályozni az akkumulátor feszültségszintjét, ezzel feláldozva az erőforrását - a lítium akkumulátorok esetében azonban a tűzveszély miatt jelentősen megnő az ilyen áramköri egyszerűsítés ára.
Az Altairnano lítium-titanát akkumulátorokat gyárt a „Nanosafe” sorozatban, elsősorban elektromos járművekhez pozicionálva azokat . Az elektromos járműgyártók közül a Lightning Car Company ( Lightning GT car ) [2] [3] Phoenix Motorcars [4] , a Proterra (az EcoRide BE35 kisbuszhoz) [5] bejelentette, hogy Altairnano akkumulátorokat kíván használni .
Altairnano az akkumulátorait szünetmentes áramellátó rendszerekbe is telepíti [6] , és felajánlja a katonaságnak [7] .
A Toshiba Super Charge Ion Battery (SCiB) [8] [9] márkanéven kiadott egy lítium-titanát akkumulátort , amely ultragyors töltéssel – akár 90%-os kapacitással 6 perc alatt [10] , és hosszú élettartammal rendelkezik. - 25 évig. Töltési/kisütési ciklusok száma: több mint 25 000 [11] [10] . Ezenkívül az új típusú akkumulátor biztonságosabb, mint a jelenleg elterjedt Li-ion akkumulátorok. Energiasűrűség - 60-100 Wh / kg, körülbelül 1-2 ezer dollár / kWh áron (összehasonlításképpen: a lítium-kobaltiton lévő háztartási Li-ionok energiasűrűsége 120-180 Wh / kg 300-500 dollár / kg áron kWh) [12] [13] .
A Toshiba által 2017 októberében bejelentett fejlett SCiB technológia 5 percen belül 90%-os akkumulátortöltést biztosít. Ilyen mutatókat úgy értek el, hogy anódanyagként titán-nióbium-oxidot használtak, ami hatékonyabban tárolja és szállítja a lítium-ionokat, és lehetővé teszi az anód fajlagos kapacitásának kétszeres növelését [14] .
A Leclanché egy svájci akkumulátorgyártó, amelyet 1909-ben alapítottak. 2006-ban a cég felvásárolta a német Bullith AG céget, hogy lítium-ion gyártósort hozzon létre Németországban. 2014-ben megjelent a piacon a "TiBox" termék lítium-titanát anóddal. A TiBox akkumulátor kapacitása 3,2 kW, és 20 000 újratöltési ciklust is kibír.
A Seiko lítium-titanát akkumulátorokat használ a kinetikus órákban. Korábban kondenzátort használtak az energia tárolására, de az akkumulátor nagyobb kapacitást, hosszabb élettartamot és könnyebb javítást tesz lehetővé.
A YABO Power Technology 2012-ben dobott piacra egy lítium-titanát akkumulátort. A szabványos YB-LITE2344 akkumulátor 2,4 V/15 Ah, amelyet elektromos járművekben és energiatároló rendszerekben használnak.
A hatalmas erőforrás, az ultragyors töltés és az alacsony hőmérsékleten való működés miatt ez az akkumulátortípus ígéretes az elektromos autókban való használatra. Ez a technológia lehetővé teszi, hogy olyan akkumulátort helyezzen be, amely tovább bírja, mint maga az autó, és sok autógyártó értetlenül áll ezen, mert ezzel növelik autóik fogyasztói erőforrásait, csökkentve a fogyasztói forgalmukat.
SCiB akkumulátorokat használnak a Schwinn Tailwind elektromos kerékpárban [15] , a Mitsubishi i-MiEV [16] egyes japán változataiban , a Honda Fit EV -ben [17] és a Honda EV-neo elektromos robogóban [18] . Az ilyen típusú akkumulátorban nagy lehetőségek rejlenek a tömegközlekedésben. Például a TOSA projekt nagy sebességű SCiB akkumulátortöltést használ a 15 másodperces akkumulátortöltéshez a buszmegállókban. [19]
A lítium-titanát akkumulátorokat nagyon előnyösen használják az alternatív energiákban akkumulátorokként és a napelemek és szélgenerátorok által termelt energia tárolójaként, köszönhetően a magas, 96%-os energiamegtakarítási hatékonyságnak és a nagyon alacsony, napi 0,02%-os önkisülésnek.
A szén - titanát akkumulátor ( Carbon titanate cell LPCO ) a lítium-titanát akkumulátorok második generációja, amelyet az amerikai Microvast (USA) cég fejlesztett ki, és porózus szén- lítium-titanát (Li 4 Ti 5 O ) alapján készült. 12 ) (porózus szén).
A szén-titanát akkumulátor kémiájában anódként módosított porózus szenet használtak, amelynek részecskemérete és morfológiája hasonló a klasszikus grafithoz, és amelynek felülete 20-szor nagyobb, mint a grafit felülete. A nagy felület nagyobb csatornát biztosít, amely nagymértékben növeli a mobilitást és a lítium-ion befecskendezést, ami segít az akkumulátornak nagy töltési sebesség és tartós teljesítmény elérésében.
Az ilyen technológiáknak köszönhetően jelentősen meg lehetett növelni a felhalmozott energia sűrűségét, csökkenteni a szén-titanát akkumulátor súlyát és méreteit . Ugyanakkor a lítium-titanát akkumulátorhoz képest jelentéktelen mértékben csökkent az erőforrás, amely szén-titanátban 10 000 ciklus.
A szén-titanát akkumulátor üzemi feszültségtartománya 2,7-4,3 V, ami megegyezik a normál lítium-ion akkumulátoréval. Ez lehetővé teszi a lítium-ion akkumulátorokhoz tervezett, széles körben használt BMS (akkumulátorkezelő rendszer) védőtáblák használatát. A szén-titanát technológia előnyei ellenére azonban a Toshiba SCiB lítium-titanát fejlesztése ma is a leghosszabb élettartamú akkumulátor a sorozatgyártású technológiák közül, ahol még egyetlen gyártó sem lépte túl a 25 000 teljes kisütési ciklust.