Dall’industrializzazione delle batterie agli ioni di litio nel 1991, la grafite è stata il materiale dominante per gli elettrodi negativi delle batterie.Il titanato di litio, come nuovo tipo di materiale per elettrodi negativi per batterie agli ioni di litio, ha ricevuto attenzione alla fine degli anni '90 grazie alle sue eccellenti prestazioni.Ad esempio, i materiali di titanato di litio possono mantenere un elevato grado di stabilità nella loro struttura cristallina durante l'inserimento e la rimozione degli ioni di litio, con variazioni minime nelle costanti reticolari (variazione di volume
Questo materiale dell'elettrodo a "deformazione zero" estende notevolmente la durata del ciclo di vita delle batterie al titanato di litio.Il titanato di litio ha un canale di diffusione tridimensionale degli ioni di litio unico con una struttura a spinello, che presenta vantaggi come eccellenti caratteristiche di potenza ed eccellenti prestazioni alle alte e basse temperature.Rispetto ai materiali degli elettrodi negativi al carbonio, il titanato di litio ha un potenziale più elevato (1,55 V superiore rispetto al litio metallico), che fa sì che lo strato solido-liquido solitamente cresca sulla superficie dell'elettrolita e l'elettrodo negativo al carbonio non si formi sulla superficie del titanato di litio .
Ancora più importante, è difficile che i dendriti di litio si formino sulla superficie del titanato di litio nell’intervallo di tensione del normale utilizzo della batteria.Ciò elimina in gran parte la possibilità di cortocircuiti formati dai dendriti di litio all'interno della batteria.Quindi la sicurezza delle batterie agli ioni di litio con titanato di litio come elettrodo negativo è attualmente la più alta tra tutti i tipi di batterie agli ioni di litio che l'autore abbia visto.
La maggior parte degli esperti del settore ha sentito dire che la durata del ciclo della batteria al litio del titanato di litio che sostituisce la grafite come materiale dell'elettrodo negativo può raggiungere decine di migliaia di volte, molto più elevata rispetto alle comuni batterie tradizionali agli ioni di litio, e morirà dopo solo poche migliaia di cicli .
A causa del fatto che la maggior parte dei professionisti delle batterie agli ioni di litio non hanno mai veramente iniziato a realizzare prodotti con batterie al titanato di litio, o li hanno realizzati solo poche volte e hanno finito frettolosamente quando hanno incontrato difficoltà.Quindi non potevano calmarsi e riflettere attentamente sul motivo per cui la maggior parte delle tradizionali batterie agli ioni di litio perfettamente realizzate possono completare solo una durata di 1000-2000 cicli di carica e scarica?
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La ragione fondamentale della breve durata delle tradizionali batterie agli ioni di litio è dovuta a uno dei suoi componenti di base: il peso imbarazzante dell’elettrodo negativo in grafite?Una volta sostituito l'elettrodo negativo in grafite con un elettrodo negativo al titanato di litio di tipo spinello, il sistema chimico della batteria agli ioni di litio sostanzialmente identico può essere sottoposto a cicli di decine di migliaia o addirittura centinaia di migliaia di volte.
Inoltre, quando molte persone parlano della bassa densità energetica delle batterie al titanato di litio, trascurano un fatto semplice ma importante: il ciclo di vita ultra lungo, la sicurezza straordinaria, le eccellenti caratteristiche di potenza e il buon risparmio delle batterie al titanato di litio.Queste caratteristiche costituiranno una pietra miliare importante per l’industria emergente dello stoccaggio energetico su larga scala agli ioni di litio.
Negli ultimi dieci anni circa, la ricerca sulla tecnologia delle batterie al titanato di litio è cresciuta sia a livello nazionale che internazionale.La sua catena industriale può essere suddivisa nella preparazione di materiali al titanato di litio, nella produzione di batterie al titanato di litio, nell’integrazione di sistemi di batterie al titanato di litio e nelle loro applicazioni nei mercati dei veicoli elettrici e dello stoccaggio dell’energia.
1. Materiale titanato di litio
A livello internazionale sono presenti aziende leader nella ricerca e industrializzazione di materiali a base di titanato di litio, come Oti Nanotechnology dagli Stati Uniti, Ishihara Industries dal Giappone e Johnson&Johnson dal Regno Unito.Tra questi, il materiale titanato di litio prodotto da American Titanium ha prestazioni eccellenti in termini di velocità, sicurezza, lunga durata e alte e basse temperature.Tuttavia, a causa dei metodi di produzione eccessivamente lunghi e precisi, il costo di produzione è relativamente elevato, rendendone difficile la commercializzazione e la promozione.
Orario di pubblicazione: 14 marzo 2024