وضعیت توسعه فناوری باتری لیتیوم یون اکسید تیتانیوم چه در داخل و چه در سطح بین المللی است؟

از زمان صنعتی شدن باتری های لیتیوم یونی در سال 1991، گرافیت ماده الکترود منفی غالب برای باتری ها بوده است.لیتیوم تیتانات، به عنوان نوع جدیدی از مواد الکترود منفی برای باتری‌های لیتیوم یونی، در اواخر دهه 1990 به دلیل عملکرد عالی آن مورد توجه قرار گرفت.به عنوان مثال، مواد لیتیوم تیتانات می توانند درجه بالایی از ثبات را در ساختار کریستالی خود در طول وارد کردن و حذف یون های لیتیوم، با حداقل تغییرات در ثابت های شبکه (تغییر حجم) حفظ کنند.
این ماده الکترود "کرنش صفر" عمر چرخه باتری های لیتیوم تیتانات را تا حد زیادی افزایش می دهد.لیتیوم تیتانات دارای یک کانال انتشار یون لیتیوم سه بعدی منحصر به فرد با ساختار اسپینل است که دارای مزایایی مانند ویژگی های قدرت عالی و عملکرد عالی در دمای بالا و پایین است.در مقایسه با مواد الکترود منفی کربن، لیتیوم تیتانات پتانسیل بالاتری دارد (1.55 ولت بالاتر از لیتیوم فلزی)، که منجر به ایجاد لایه جامد-مایع معمولاً روی سطح الکترولیت می شود و الکترود کربن منفی روی سطح لیتیوم تیتانات تشکیل نمی شود. .
مهمتر از آن، تشکیل دندریت های لیتیوم روی سطح لیتیوم تیتانات در محدوده ولتاژ استفاده معمولی از باتری دشوار است.این تا حد زیادی امکان اتصال کوتاه ایجاد شده توسط دندریت های لیتیومی در داخل باتری را از بین می برد.بنابراین ایمنی باتری های لیتیوم یون با لیتیوم تیتانات به عنوان الکترود منفی در حال حاضر بالاترین میزان در بین انواع باتری های لیتیوم یونی است که نویسنده دیده است.
بسیاری از صاحب نظران صنعت شنیده‌اند که عمر چرخه باتری لیتیومی لیتیوم تیتانات جایگزین گرافیت به عنوان ماده الکترود منفی می‌تواند به ده‌ها هزار برابر برسد، بسیار بیشتر از باتری‌های معمولی لیتیوم یونی معمولی، و تنها پس از چند هزار چرخه می‌میرد. .
با توجه به این واقعیت که اکثر متخصصان حرفه ای باتری لیتیوم یون هرگز واقعاً شروع به ساخت محصولات باتری لیتیوم تیتانات نکرده اند یا فقط چند بار آنها را ساخته اند و در هنگام مواجهه با مشکلات عجولانه به کار خود پایان می دهند.بنابراین آنها نمی‌توانستند آرام شوند و به دقت فکر کنند که چرا باتری‌های لیتیوم یون سنتی ساخته شده‌اند، فقط می‌توانند طول عمری بین 1000 تا 2000 چرخه شارژ و دشارژ را تکمیل کنند؟
Battery.jpg
آیا دلیل اساسی عمر چرخه کوتاه باتری‌های لیتیوم یونی سنتی به دلیل یکی از اجزای اصلی آن - بار شرم‌آور الکترود منفی گرافیت است؟هنگامی که الکترود منفی گرافیت با یک الکترود منفی لیتیوم تیتانات نوع اسپینل جایگزین می شود، سیستم شیمیایی باتری لیتیوم یون اساساً یکسان را می توان ده ها هزار یا حتی صدها هزار بار چرخه کرد.
علاوه بر این، وقتی بسیاری از مردم در مورد چگالی انرژی کم باتری‌های لیتیوم تیتانات صحبت می‌کنند، یک واقعیت ساده اما مهم را نادیده می‌گیرند: عمر چرخه فوق‌العاده طولانی، ایمنی فوق‌العاده، ویژگی‌های قدرت عالی، و اقتصاد خوب باتری‌های لیتیوم تیتانات.این ویژگی ها سنگ بنای مهمی برای صنعت ذخیره سازی انرژی لیتیوم یون در مقیاس بزرگ خواهد بود.
در دهه گذشته یا بیشتر، تحقیقات در مورد فناوری باتری لیتیوم تیتانات هم در داخل و هم در سطح بین المللی رونق گرفته است.زنجیره صنعتی آن را می توان به تهیه مواد لیتیوم تیتانات، تولید باتری های لیتیوم تیتانات، ادغام سیستم های باتری لیتیوم تیتانات و کاربردهای آنها در خودروهای الکتریکی و بازارهای ذخیره انرژی تقسیم کرد.
1. مواد لیتیوم تیتانات
در سطح بین المللی، شرکت های پیشرو در تحقیق و صنعتی سازی مواد لیتیوم تیتانات مانند Oti Nanotechnology از ایالات متحده، Ishihara Industries از ژاپن و Johnson&Johnson از انگلستان وجود دارند.در این میان، ماده لیتیوم تیتانات تولید شده توسط تیتانیوم آمریکایی از نظر سرعت، ایمنی، عمر طولانی و دماهای بالا و پایین عملکرد عالی دارد.با این حال، به دلیل روش های تولید بیش از حد طولانی و دقیق، هزینه تولید نسبتاً بالا است و تجاری سازی و ترویج آن را دشوار می کند.