Зачем нужны литий-титанатные аккумуляторы для автомобиля

Автомобильные

Добрый день, уважаемый читатель! Знаешь ли ты, какой аккумулятор лучше выбрать для легкового автомобиля с ДВС? Уверен, многие ответы будут заключаться в описании достоинств определённого производителя, характеристик и так далее.

При этом все ответы будут касаться свинцово-кислотных или гелевых АКБ. Однако прогресс не остановить, и некоторые энтузиасты начинают ставить в свои автомобили литий-титанатные аккумуляторы.

Что такое литий-титанатная АКБ

Для начала разберёмся вместе, что такое литий-титанат? Какие у него достоинства? Недостатки? Для чего он нужен? Где применяют такие АКБ?

Хотя в автомобилях с ДВС распространены свинцово-кислотные АКБ, они обладают серьёзными минусами:

  1. Недостаточная безопасность.
  2. Небольшой срок службы.
  3. Узкий диапазон рабочих температур.
  4. Высокий вес.

Разумеется, эти недостатки подтолкнули производителей к поиску новых материалов. После проведённых исследований разных соединений титана и лития самым перспективным материалом был признан пентатитанат лития — Li4Ti5O12.

Это вещество обладает неоспоримым преимуществом перед материалами на основе углерода — у таких АКБ больше скорость заряда и разряда, выше плотность тока, они более надёжные и безопасные, могут без потерь сохранять работоспособность при температуре от -40 до +55 ℃.

Применять LTO-аккумуляторы впервые стали в Китае с марта 2011 г. В городе Чунцин новыми АКБ, произведёнными компанией Microvast, стали оснащать городские автобусы, причём на самых протяжённых маршрутах.

Зачем нужны литий-титанатные аккумуляторы для автомобиля
Зарядная станция для электробусов

За время этого эксперимента, к 2016 г., городской транспорт в общей сложности проехал больше 700 тысяч километров. При этом общее количество циклов заряда-разряда оказалось равным 12000, а падение ёмкости батарей составило всего 10%. Также для заряда этой АКБ требуется всего 10 минут.

Устройство и принцип работы

Устройство новых АКБ принципиально не отличается от конструкции литий-ионных аккумуляторов. Строго говоря, новые аккумуляторы считаются одним из вариантов таких АКБ.

Зачем нужны литий-титанатные аккумуляторы для автомобиля
Схема работы литий-ионного аккумулятора

Применение литий-титаната для анода вместо графита позволило получить лучшие характеристики заряда и разряда относительно других материалов. Это обусловлено тем, что в отличие от графита в новых АКБ используется анод, имеющий нанокристаллическую структуру.

Зачем нужны литий-титанатные аккумуляторы для автомобиля
Сравнение частиц литий-титаната и графита

От анода значительно зависит срок службы и степень безопасности аккумуляторной батареи. Для его создания была разработана специальная технология.

Принцип изготовления анода заключается в том, что на специальную подложку, применяя метод осаждения, наносят слои титана. Их толщина составляет менее 15 нм. Далее производят обжиг. Это позволяет получить объёмную полую структуру.

Изготовленная таким способом структура состоит из множества полых лент, имеющих высоту не более 30 нм, а ширину — не более 150 нм. Это позволяет получить большую площадь, которая обеспечивает лёгкое проникновение электролита внутрь. Из-за этого перемещаются положительно заряженные ионы лития.

Для изготовления катода используется кобальтит лития LiCoO2. После взаимодействия с кислородом в катоде происходит передача заряда ионами лития. В результате они осаждаются на аноде и становятся нейтральными.

Зачем нужны литий-титанатные аккумуляторы для автомобиля
Литий-титанатные аккумуляторы цилиндрические 2.3В 40Ач Yinlong

Аккумуляторы внешне имеют стандартный вид с размещёнными по сторонам клеммами. Корпус может быть цилиндрической или прямоугольной формы. Материал корпуса — металл, пластик или композиты.

Зачем нужны литий-титанатные аккумуляторы для автомобиля
Отдельный элемент LpТO компании Microvast

Технические характеристики

Благодаря стабильной структуре анода у ЛТО-аккумуляторов внушительные характеристики.

Перечислим основные из них:

  • Напряжение: от 1,9 до 2,4 В.
  • Максимальная плотность заряда — 177 Вт*ч/л.
  • Энергоёмкость: от 30 до 110 Вт/кг.
  • Наименьшее напряжение разряда: от 1,5 до 1,7 В.
  • Удельная мощность при наибольшей нагрузке: от 3 до 5,1 кВт/кг.
  • Ресурс — до 40 тыс. циклов заряда-разряда.
  • Величина саморазряда: от 2 до 5% за месяц.
  • Диапазон допустимых температур: от -40 до +55 ℃

Зачем нужны в автозвуке

Ещё одно качество, выгодно отличающее литий-титанатные АКБ от других видов, — низкое внутреннее сопротивление. То есть такая АКБ может кратковременно отдать значительный ток разряда или, наоборот, быстро принять большой зарядный ток. Это решающее преимущество перед свинцово-кислотными аккумуляторами, у которых такой процесс занимает гораздо больше времени.

Зачем нужны литий-титанатные аккумуляторы для автомобиля
Автомобильная аудиосистема

Это свойство очень важно для автозвука. Почему? Потому что при работе мощного усилителя требуется быстро выдавать значительные токи, особенно в пиках. Если же мы имеем дело со свинцово-кислотными АКБ, то при функционировании у аудиосистемы возникают просадки. Они обусловлены тем, что батарея сначала не может быстро отдать ток, а затем быстро зарядиться от автомобильного генератора.

Где ещё используются

Кроме вышеперечисленного новый тип АКБ применяется в качестве альтернативы штатной батарее для запуска двигателя, для обеспечения работы систем освещения и других электронных систем в автомобилях с ДВС.

Ещё эти аккумуляторы используются в авиа- и кораблестроении, в телекоммуникационном оборудовании и в устройствах связи, в электронных приборах, где требуется обеспечить высокую мобильность и автономность. Например, в светофорах или в системах уличного освещения.

Несмотря на высокую стоимость, новый тип АКБ постепенно начинают устанавливать и в гаджеты: смартфоны, телефоны, планшеты, фото- и видеокамеры, приборы медицинского назначения.

Часто задаваемые вопросы

Далее собраны ответы на наиболее задаваемые вопросы, касающиеся эксплуатации аккумуляторов нового типа.

Можно ли использовать вместо штатной АКБ

Исходя из вышеперечисленных технических характеристик замена штатной АКБ на ЛТО — разумное решение. Ведь рабочий диапазон у них гораздо выше, а это значит, что даже при морозах двигатель запустится без проблем.

Также этому способствует значительный пусковой ток, который выдаёт АКБ. Литий-титанат без проблем справляется с запуском двигателя при температуре до -35 ℃. Однако запуск при более сильном морозе не рекомендуется по причине ускоренного разряда.

Добавим к этому значительное количество циклов заряда и разряда, отсутствие вредных испарений и устойчивость к быстрым перепадам температуры. Кроме того, они обладают малым саморазрядом и выдерживают глубокий разряд.

В интернете можно найти способы соединения отдельных элементов в батарею и применения такого аккумулятора вместо штатного.

Зачем нужны литий-титанатные аккумуляторы для автомобиля
Использование ЛТО АКБ вместо штатной АКБ в автомобиле

Как собрать батарею с нужным напряжением

Будем исходить из того, что напряжение одного элемента ЛТО АКБ в среднем составляет от 2,3 до 2,4 В. Значит, чтобы получить рабочее напряжение в автомобильной электросети (12В), требуется параллельно соединить 6 отдельных элементов. При последовательном соединении 10 «банок» получится напряжение 24 В.

Зачем нужны литий-титанатные аккумуляторы для автомобиля
Последовательное и параллельное соединение отдельных элементов

Разумеется, минус (массу) можно взять с кузова автомобиля.

Нужен ли балансир или какая-нибудь плата защиты

Особенность ЛТО АКБ — то, что у каждого отдельного элемента разное сопротивление. Следовательно, при зарядке элемент, имеющий большее сопротивление, будет заряжаться хуже, чем тот, у которого сопротивление ниже.

Чтобы предотвратить недостаточный или избыточный заряд отдельного элемента, устанавливают специальную плату, которая автоматически уравнивает заряд, — балансир.

Зачем нужны литий-титанатные аккумуляторы для автомобиля
Плата балансира

Необходимость установки балансира зависит от того, как правильно подобраны отдельные элементы по сопротивлению. Если всё примерно одинаково, можно обойтись и без него. Однако всё познаётся с опытом.

Важно обеспечить защиту проводников, а значит, и всего авто от возгорания путём установки предохранителей.

Какой зарядкой заряжать

Ещё один вопрос, который может возникнуть: «Как заряжать литий-титанатные аккумуляторы?» Всё просто. Для зарядки таких АКБ используется автомобильное ЗУ.

Сила тока устанавливается любая, даже максимальная. Так как у ЛТО малое внутреннее сопротивление, времени для достижения полного заряда потребуется меньше. То же самое касается использования штатного генератора — заменять его более мощным не требуется.

Важное отличие ЛТО АКБ от аккумуляторов других типов — их способность выдерживать глубокий разряд. При разряде ниже допустимых значений элементы сохраняют свои свойства и полностью восстанавливают работоспособность после зарядки.

Заключение

После знакомства с достоинствами нового типа АКБ возникает резонный вопрос: «Если они такие хорошие, то почему так мало распространены?»

Ответить можно так — несмотря на все достоинства, имеются и недостатки. Цена литий-титанатных аккумуляторов пока значительно выше других аналогов. Это объясняется тем, что их производство обходится дороже.

По этой же причине приобрести новую ЛТО-ячейку практически невозможно. Большая часть предложений таких АКБ приходится на уже бывшие в употреблении элементы, снятые с электротранспорта, например, с электробусов.

Это значит, что купить можно и проблемный элемент, например, такой, у которого сорвана шпилька.

Зачем нужны литий-титанатные аккумуляторы для автомобиля
Сравнение исправного элемента и элемента с восстановленной шпилькой

На верхнем рисунке — два элемента. Слева — исправный элемент, справа шпилька была восстановлена. После ремонта у неё отсутствует выемка в верхней части.

Ещё одна важная деталь, на которую следует обращать внимание при покупке, — состояние защитного клапана. Если он сработал, покупать такой элемент не нужно.


Сейчас читают:
Акумы.ру
Добавить комментарий

Максимальный размер загружаемого файла: 5 МБ. Вы можете загрузить: изображение, аудио, видео, документ, таблица, интерактив, текст, архив, код, другое. Ссылки на YouTube, Facebook, Twitter и другие сервисы, вставленные в текст комментария, будут автоматически встроены. Перетащите файл сюда

Ваш вопрос отправлен

И ожидает ответ от эксперта.

Adblock
detector