Минимальное напряжение литий титанат

LTO аккумулятор вместо штатного

Статья обновлена: 2020-12-17

Литий-титанатные «банки» – это относительно новый подвид Li-ion элементов питания, анод которых производится из титаната лития (Li4Ti5O12). Этот материал имеет нанокристаллическую структуру и увеличивает эффективную площадь поверхности анода до 100 м 2 /г, в то время как у углеродных анодов этот параметр равен 3 м 2 /г. Применение литий-титаната увеличивает удельную емкость аккумуляторов на 60%,обеспечивает стабильность поверхности, отличную проводимость и высокую плотность тока.

Литий-титанатные аккумуляторы быстро заряжаются, имеют огромный циклический ресурс (порядка 20 000 циклов), малое внутреннее сопротивление и широкий диапазон рабочих температур. У них малый саморазряд, высокий уровень взрыво- и пожаробезопасности. Все эти качества обеспечивают LTO аккумуляторам растущую популярность и интерес покупателей. Сфера их применения постепенно расширяется, и все чаще LTO батареи используются в бытовой технике, персональном электротранспорте и различных энергосистемах.

Характеристики LTO аккумуляторов

Планируя использовать литий-титанат вместо штатной АКБ, примите во внимание отличия в характеристиках:

Максимальное напряжение (в заряженном состоянии)

4,2 В, у высоковольтных моделей – до 4,4 В

Минимальное напряжение (в разряженном состоянии)

2,5 В, у высоковольтных моделей – до 3 В

Длительность быстрой подзарядки

Допустимые токи разряда относительно емкости С

до 10С, кратковременно – до 30С

Диапазон рабочих температур

От −20 до +50 C при зарядке,

от −40 до +60 C при разрядке.

От −20 до +60 C (оптимально +23 C). Зарядка – только при плюсовых температурах.

От −30 до +55 C. Зарядка – только при плюсовых температурах.

Пожаро- и взрывобезопасность

Сравнение характеристик

По допустимым токовым нагрузкам и стабильности работы в проблематичных метеоусловиях LTO аккумуляторы сопоставимы с литий-железо-фосфатными элементами и выигрывают у остальных Li-ion моделей. По циклическому ресурсу, скорости зарядки и температурному диапазону литий-титанат значительно превосходит конкурентов. Он даже допускает возможность подзарядки на морозе, что недопустимо для остальных Li-ion элементов.

С другой стороны, литий-титанат уступает остальным литий-ионным аккумуляторам по рабочему напряжению и удельной энергоемкости. Поэтому для сборки аккумуляторной батареи с идентичными значениями вольтажа и емкости LTO элементов потребуется больше (по объему и весу), чем LiFePO4 или Li-ion других типов.

Использование LTO аккумуляторов вместо штатных

Литий-титанатные АКБ можно использовать вместо штатных батарей в различных сферах, особенно – когда к источникам питания выдвигаются строгие требования по надежности и безопасности. В частности, LTO батареи используются для хранения, накопления и отдачи энергии, обеспечивая питание:

• электромобилей;
• велосипедов, скутеров, мотоциклов, автобусов и других видов транспорта на электротяге;
• катеров, яхт, лодок с подвесным электромотором;
• мобильных медицинских устройств и оборудования;
• метеостанций;
• электроинструмента;
• солнечных электростанций;
• энергосистем с интенсивной работой в циклическом режиме;
• светофоров, прожекторов, рекламных щитов и других осветительных систем, используемых в сложных метеоусловиях;
• переносного промышленного оборудования.

При сборке батареи используется схема, соответствующая необходимым значениям напряжения и емкости. Для суммирования напряжения аккумуляторы соединяются последовательно. Так, для получения вольтажа 24 В нужно последовательно соединить 10 LTO аккумуляторов номинальным напряжением 2,4 В (схема сборки 10S), для получения АКБ на 36 В – 15 таких элементов (схема 15S), для получения батареи на 48 В – 20 аккумуляторов (схема 20S).

Резюме

Литий-титанатные АКБ способны стать выгодной заменой штатных батарей во многих сферах. Но из-за низкого рабочего напряжения и меньшей удельной энергии (по сравнению с обычными Li-ion элементами) они не подходят для вариантов использования, в которых на первый план выходит снижение объема и массы элементов питания. В частности, литий-титанат проблематично использовать для оснащения электротехники, ноутбуков и смартфонов.

В предыдущей статье нашего блога рассмотрены возможные причины, почему не заряжается литий-ионный аккумулятор.

Источник

Как заряжать литий-титанатный аккумулятор

Статья обновлена: 2020-12-13

Литий-титанатные аккумуляторы (Lithium Titanium Oxide, LTO) – это элементы питания класса Li-ion, содержащие в роли электрода титанат лития (Li4Ti5O12). Такие накопители энергии успешно применяются в современных гаджетах, бытовой технике, энергосистемах, транспортных средствах с электроприводом, погрузчиках, зарядных станциях, метеостанциях, системах резервного питания.

От других видов Li-ion аккумуляторов они отличаются нанокристаллической структурой анода. В отличие от пористого углерода, она позволяет эффективно использовать значительную площадь анода и обеспечивает стабильную работу поверхности. Аноды с нанокристаллической структурой имеют эффективную площадь поверхности около 100 м 2 /г, а углеродные аноды – всего 3 м 2 /г.

Преимущества и недостатки

Главными преимуществами LTO аккумуляторов являются:

1. быстрый перенос заряда;
2. незначительное внутреннее сопротивление;
3. высокие значения допустимых токов – до 10С;
4. стабильная и продолжительная работа;
5. безопасность применения;
6. отсутствие эффекта памяти;
7. быстрое восполнение заряда – за 6–10 минут;
8. отсутствие нагрева в процессе работы;
9. долговечность – более 20 000 циклов с сохранением 80% емкости;
10. способность работать при температуре от -40 °С до +55 °С;
11. низкий саморазряд – 2–5% в месяц.

К недостаткам LTO аккумуляторов можно отнести меньшую плотность энергии. Она составляет 30–110 Втч /кг и объясняется более низким напряжением (2,4 В). Для сравнения, у литий-кобальтовых элементов питания с напряжением 3,7 В плотность энергии составляет 150–200 Втч /кг.

Как работают LTO аккумуляторы

Литий-титанатные аккумуляторы производятся в форме призмы или цилиндра с внешней оболочкой из пластика или композитного материала. Часто они имеют металлические клеммы. Отрицательный электрод представляет собой слоеный графит. В нем движутся заряженные электричеством атомы, сохраняющие напряжение.

В процессе разряда аккумулятора ионы лития взаимодействуют с кислородом, проходят через катод и следуют наружу. Заряженные ионы лития теряют исходное напряжение и скапливаются на поверхности анода до дальнейшей зарядки. При заряде источника питания процесс протекает в обратной последовательности.

Как заряжать LTO аккумуляторы

Одно из конкурентных преимуществ LTO аккумуляторов – возможность их быстрой подзарядки. В вопросе, как заряжать литий-титанатный аккумулятор, особых сложностей нет. Зарядка осуществляется с подачей стандартного постоянного тока величиной до 10С. Затем следует постоянное напряжение до достижения порогового значения. Чтобы продлить срок службы LTO аккумулятора, нужно:

1. Использовать оригинальные зарядные устройства, совместимые с конкретными источниками питания. Они выдают необходимое напряжение и правильно завершают процесс подзарядки.
2. Избегать глубокого разряда и перезаряда аккумуляторов.
3. По возможности, заряжать их при плюсовой температуре. Хотя LTO аккумуляторы допустимо заряжать даже на морозе.
4. Хранить их с зарядом 30–50%, периодически проверяя его. Подзаряжать раз в 3 месяца для компенсации саморазряда.
5. Желательно – подзаряжать аккум после каждого использования, не дожидаясь его значительного разряда.
6. Не оставлять его надолго в разряженном состоянии.

Подробные рекомендации по зарядке литий-титанатных источников питания смотрите в инструкциях по их эксплуатации.

Источник

Небольшой тест LTO аккумулятора размера 66160

Для начала о нюансе, аккумуляторы покупались в количестве 7 штук для сборки 12 вольт батареи в машину, один экземпляр в процессе был отбракован из-за большого саморазряда, затем закинут на полку где пролежал с 2018 года с остаточным напряжением в 0.5 вольта.
Данный аккумулятор мне по большей части был интересен в плане информации, как LTO аккумуляторы относятся к длительному хранению в таком состоянии, потому я не стал отказываться от предложения поиздеваться немного над ним.

Ссылка в заголовке приведена для примера и понимания стоимости подобных аккумуляторов.
Да и вообще обзор по большей части не столько ради тестов, сколько «а поговорить», тем более тема интересная 🙂

Когда распаковал посылку, то первое впечатление было — какой же он огромный… Не, я видел их на фото, видел чертежи с размерами, но одно дело видеть на картинках и совсем другое держать его в руках.

Для сравнения фото с аккумулятором размере 18650, который на его фоне буквально теряется. Но даже так фото не передает реальных ощущений.

Как вы уже наверное заметили, аккумулятор не имеет никакой маркировки, соответственно вполне законно можно считать его безымянным. В интернете встречается разная информация о характеристиках, но насколько мне известно, емкость таких ячеек 30Ач, хотя некоторые продавцы маркируют их как 35 и даже 40 Ач.

А это характеристики, которые я нашел для подобных ячеек
Типоразмер: 66160
Напряжение: 2,3V
Емкость: 30Ah
Непрерывный ток разряда: 10C (300A)
Пиковый ток разряда: 30C (900A)
Максимальный ток заряда: 10C (300A)
Нижний порог напряжения: 1,6V
Верхний порог напряжения: 2,7V
Рабочая температура разряда: -30 до +60?
Рабочая температура заряда: -30 до +60?
Количество циклов: 15000
Внутреннее сопротивление: Планирую купить +11 Добавить в избранное Обзор понравился +163 +239

Источник

Литий титанат 40 Аh или LTO 30 – какой аккумулятор выбрать?

Статья обновлена: 2020-12-11

Что выбрать: литий титанат 40 ah или LTO 30

Аккумуляторы серии LTO 30 или LTO 40Аh встречаются относительно редко, несмотря на то, что литий-титановые (ЛТО) технологии осваивались ещё в 80-х годах прошлого столетия. Сегодня их поставили на серийный поток солидные фирмы, такие как Toshiba, Seiko, Altair Nanotechnologies, YABO и другие.

1. ​Минусовой электрод из титаната Li имеет нанокристаллическую структуру, что увеличивает полезную площадь его поверхности, следовательно, и скорость переноса заряда.
2. Литиевые секции на основе LTO работают бесперебойно даже при критических температурах внешней среды, на холоде -40 °С и на жаре +55 °C.
3. За месяц батарея подразряжается не более чем на 5%.
4. В зависимости от модификации производители отводят ей 10-20 лет службы.

Технические и эксплуатационные преимущества

1. показывают высокие токозарядные и токоразрядные характеристики при незначительном внутреннем сопротивлении;
2. рекордно быстро набирают заряд;
3. длительно работают без перебоев, имея большой энергетический ресурс между подзарядками;
4. стабильны и безопасны в критических метеоусловиях;
5. рассчитаны на долгий срок службы – вплоть до 20 тыс. рабочих циклов.

LTO-батарея, собранная из отдельных секций, пожалуй, является самым мощным источником энергии среди своих аналогов. Единственный минус – низковатое рабочее напряжение (2.4 В), которое падает в зависимости от ёмкости. Как следствие, понижается удельная энергия. К сожалению, внедряются разработки подобного типа слишком медленно.

Выбор: литий титанат 40 ah или LTO 30 – легко и сложно одновременно

Оба эти элемента идентичны по соотношению характеристик и стоимости, приблизительно как две одинаковые коробки спичек, в одной 40 штук, в другой – 30. Но ведь стоят они 4 и 3 рубля соответственно. А теперь к сухой математике подключается ещё и физика.

Дело в том, что литий-титанатные источники энергии отдают токи пропорционально их емкости, тем более при кратковременных пиковых нагрузках.

1. Аккумуляторная ячейка 40 а/ч способна выдавать ток в 400 А (на пике, краткосрочно – 800 А).
2. Аналогичная ячейка литий титанат 30А будет ограничена по току цифрой 300 А (на пике – 600 А).

С учетом напряжения в 2.4 В это означает, что максимальные мощности нагрузки 960 ВА (1920 ВА на пике) и 720 ВА (1440 ВА на пике) соответственно. Заметим, что цена этих секций находится в той же пропорции (примерно 4/3), причём при одинаковых габаритах и небольшой разнице в весе.

Но у нас не одна секция, а целая батарея из ячеек. В этом случае преимущества более ёмких элементов становятся очевиднее. При одинаковых габаритах и разнице в весе одной секции на 150-200 гр. устройство из 6 элементов на 40 а/ч (полный аналог обычного аккумулятора) будет тяжелее на всего на 15-17% (на 1-1,2 кг.) по сравнению с аналогом литий титанат 30 Ач. Но при этом её ёмкость, а заодно и стоимость, увеличатся на треть.

Теперь попробуем сравнить более конкретно:

1. Два аналога одинаковой емкости и напряжения, составленные из ячеек по 40А и 30А соответственно. Шесть секций литий титанат 40А, состыкованные параллельно, дадут на выходе батарею с емкостью 240 а/ч и напряжением 2.4В. То же самое мы получим при аналогичном соединении 8 элементов по 30А.

1. Вес первой батареи – 7.5 кг, а второй – около 8.8 кг.
2. Габаритный размер – 20х13 см против 27х13 см соответственно.
3. Цена, емкость, напряжение, ток отдачи, максимальная мощность нагрузки – одинаковые.

Две батареи по 6 параллельно соединённых элементов литий титанат 40Ач или 30Ач дадут при напряжении 2.4 В ёмкости 240а/ч или 180а/ч соответственно.

1. первая батарея тяжелее на 1.2 кг;
2. ток отдачи батареи из ячеек по 40А – 2400 А (максимальная мощность нагрузки 5760 ВА), а второй – 1800 А (максимальная мощность нагрузки 4320 ВА);
3. стоимость 40А батареи на 4/3 выше, чем у 30 А;
4. габариты, напряжение – одинаковые.

При большей степени коммутации эта разница только увеличивается.

Таким образом, сборка из слотов по 40 а/ч чуть тяжелее, дороже, но на столько же эффективней аналогичной комбинации из элементов по 30А. Это может быть оправдано при критических мощностях нагрузки, а когда такой необходимости нет, то стоит ли переплачивать?

Весовые, габаритные параметры тоже могут оказать серьезное влияние на выбор. Например, в космонавтике учитывают каждый грамм и миллиметр. Считайте сами.

Источник