1991 онд лити-ион батерейг үйлдвэржүүлснээс хойш графит нь батерейны гол сөрөг электродын материал байсаар ирсэн.Лити-ион батерейны сөрөг электродын шинэ төрлийн материал болох лити титанат нь маш сайн гүйцэтгэлийн улмаас 1990-ээд оны сүүлээр олны анхаарлыг татсан.Жишээлбэл, литийн титанатын материалууд нь литийн ионуудыг оруулах, зайлуулах явцад болор бүтцийн тогтвортой байдлыг өндөр түвшинд байлгаж, торны тогтмолыг хамгийн бага хэмжээгээр өөрчлөх боломжтой (эзэлхүүний өөрчлөлт).
Энэхүү "тэг ачаалал" электродын материал нь лити титанат батерейны ашиглалтын хугацааг ихээхэн уртасгадаг.Литиум титанат нь шпинель бүтэцтэй өвөрмөц гурван хэмжээст литийн ионы диффузын сувагтай бөгөөд энэ нь маш сайн чадлын шинж чанар, өндөр ба нам температурын маш сайн үзүүлэлт зэрэг давуу талуудтай.Нүүрстөрөгчийн сөрөг электродын материалтай харьцуулахад литийн титанат нь өндөр потенциалтай (металл литийнхээс 1.55 В өндөр) бөгөөд энэ нь электролитийн гадаргуу дээр ихэвчлэн ургасан хатуу-шингэн давхарга, литийн титанатын гадаргуу дээр нүүрстөрөгчийн сөрөг электрод үүсэхэд хүргэдэг. .
Хамгийн гол нь литийн дендрит нь литийн титанатын гадаргуу дээр батерейны ердийн хэрэглээний хүчдэлийн хязгаарт үүсэхэд хэцүү байдаг.Энэ нь батерейны доторх литийн дендритээс үүссэн богино холболт үүсэх боломжийг ихээхэн арилгадаг.Тиймээс сөрөг электрод болох литийн титанат бүхий лити-ион батерейны аюулгүй байдал нь зохиогчийн үзсэн бүх төрлийн лити-ион батерейнуудаас хамгийн өндөр үзүүлэлт юм.
Сөрөг электродын материал болох бал чулууг орлуулсан лити титанатын лити батерейны ашиглалтын хугацаа нь ердийн уламжлалт лити-ион батерейгаас хамаагүй өндөр, хэдэн арван мянган дахин их байдаг бөгөөд хэдхэн мянган циклийн дараа үхэх болно гэдгийг салбарын ихэнх мэргэжилтнүүд сонссон. .
Ихэнх мэргэжлийн лити-ион батерейны мэргэжилтнүүд хэзээ ч литийн титанат батерейны бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэж эхлээгүй, эсвэл хэдхэн удаа хийж байсан тул хүндрэлтэй тулгарах үед яаран дуусдаг.Тиймээс тэд тайвширч, хамгийн төгс хийгдсэн уламжлалт лити-ион батерейнууд яагаад ердөө 1000-2000 цэнэглэх, цэнэггүй болгох мөчлөгийг дуусгадаг вэ гэдгийг сайтар бодож тайвширч чадаагүй юм бэ?
Battery.jpg
Уламжлалт лити-ион батерейны богино хугацааны ашиглалтын үндсэн шалтгаан нь түүний үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нэг болох бал чулуу сөрөг электродын эвгүй ачаалалтай холбоотой юу?Бал чулуу сөрөг электродыг спинель төрлийн лити титанат сөрөг электродоор сольсны дараа үндсэндээ ижил лити-ион батерейны химийн системийг хэдэн арван мянга, бүр хэдэн зуун мянган удаа эргүүлэх боломжтой.
Нэмж дурдахад, олон хүмүүс лити титанатын батерейны бага эрчим хүчний нягтын талаар ярихдаа энгийн боловч чухал баримтыг үл тоомсорлодог: хэт урт хугацааны ашиглалтын хугацаа, ер бусын аюулгүй байдал, маш сайн эрчим хүчний шинж чанар, лити титанатын батерейны сайн хэмнэлт.Эдгээр шинж чанарууд нь шинээр гарч ирж буй томоохон хэмжээний лити-ион эрчим хүч хадгалах үйлдвэрлэлийн чухал тулгын чулуу болно.
Сүүлийн арав гаруй жилийн хугацаанд лити титанатын батерейны технологийн судалгаа дотоод болон олон улсын хэмжээнд эрчимтэй хөгжиж байна.Түүний аж үйлдвэрийн гинжин хэлхээг лити титанатын материал бэлтгэх, литийн титанатын батерей үйлдвэрлэх, лити титанат батерейны системийг нэгтгэх, цахилгаан тээврийн хэрэгсэл, эрчим хүч хадгалах зах зээлд ашиглах зэрэгт хувааж болно.
1. Лити титанатын материал
Олон улсад АНУ-ын Oti Nanotechnology, Японы Ishihara Industries, Их Британийн Johnson&Johnson зэрэг литийн титанатын материалын судалгаа, үйлдвэрлэлийн чиглэлээр тэргүүлэгч компаниуд байдаг.Тэдгээрийн дотроос Америкийн титанаар үйлдвэрлэсэн литийн титанат материал нь хурд, аюулгүй байдал, удаан эдэлгээтэй, өндөр, бага температурт маш сайн үзүүлэлттэй байдаг.Гэсэн хэдий ч хэт урт, нарийн үйлдвэрлэлийн аргуудаас шалтгаалан үйлдвэрлэлийн өртөг харьцангуй өндөр байдаг тул арилжаанд оруулах, сурталчлахад хүндрэлтэй байдаг.
Шуудангийн цаг: 2024 оны 3-р сарын 14-ний хооронд