La batería de titanato de litio (LTO) es una variante de las baterías de iones de litio que utiliza pentatitanato de litio (Li 4 Ti 5 O 12 ) como ánodo en lugar del grafito que se usa en la mayoría de las otras opciones. Para aumentar el área , el ánodo tiene una estructura nanocristalina. Esta solución permite proporcionar una superficie de ánodo de hasta 100 m 2 /g frente a los 3 m 2 /g del carbono, lo que permite aumentar significativamente la tasa de recarga y proporcionar una alta densidad de corriente. A partir de 2017, las baterías de titanato de litio son capaces de generar densidades de energía de hasta 177 W*h/L [1] . Además, estas baterías son muy fiables y pueden funcionar sin pérdidas a temperaturas más bajas de hasta 30 grados bajo cero, a diferencia de las clásicas baterías de iones de litio, que ya a 5 grados bajo cero reducen su rendimiento en un 20 %.
La desventaja de las baterías de titanato de litio es un voltaje de funcionamiento más bajo (2,4 V), lo que conduce a una energía específica más baja (alrededor de 30-110 Wh/kg [1] ) que las baterías de iones de litio convencionales con un voltaje estándar de 3,7 V. Esto limita su uso en ingeniería eléctrica y en computadoras portátiles, teléfonos móviles y teléfonos inteligentes, que buscan minimizar el volumen y peso de las baterías.
Los umbrales típicos de protección contra sobrecarga y sobredescarga son 2,8-1,8 V. Esto, en teoría, le permite reemplazar dos baterías de NiCd o NiMH (en un dispositivo sin balanceo de celdas, por ejemplo, en un teléfono de radio doméstico) con una batería de titanato de litio. Por otro lado, muchos de estos dispositivos no tienen un control suficientemente preciso del nivel de voltaje en la batería, sacrificando su recurso, pero en el caso de las baterías de litio, el precio de tal simplificación de circuitos aumenta significativamente debido al riesgo de incendio.
Altairnano produce baterías de litio-titanato en la línea "Nanosafe", posicionándolas principalmente para vehículos eléctricos . Entre los fabricantes de vehículos eléctricos, Lightning Car Company ( coche Lightning GT ) [2] [3] Phoenix Motorcars [4] , Proterra (para el minibús EcoRide BE35) [5] anunciaron su intención de utilizar baterías Altairnano .
Altairnano también instala sus baterías en sistemas de alimentación ininterrumpida [6] y las ofrece a los militares [7] .
Toshiba ha lanzado una batería de titanato de litio con el nombre de marca Super Charge Ion Battery (SCiB) [8] [9] , que cuenta con carga ultrarrápida: hasta un 90 % de capacidad en 6 minutos [10] y una larga vida útil - hasta 25 años. Número de ciclos de carga/descarga: más de 25 000 [11] [10] . Además, el nuevo tipo de batería es más seguro que las baterías de iones de litio comunes en la actualidad. Densidad de energía - 60-100 Wh / kg a un precio de alrededor de 1-2 mil dólares por kWh (a modo de comparación: los iones de litio domésticos en cobaltita de litio tienen una densidad de energía de 120-180 Wh / kg a precios de 300- $ 500 por kWh) [12] [13] .
La avanzada tecnología SCiB anunciada por Toshiba en octubre de 2017 ofrece una carga de batería del 90 % en 5 minutos. Dichos indicadores se lograron utilizando óxido de titanio-niobio como material de ánodo, que proporciona un almacenamiento y transporte más eficiente de iones de litio y permite duplicar la capacidad específica del ánodo [14] .
Leclanché es un fabricante de baterías suizo fundado en 1909. En 2006, la firma adquirió la firma alemana Bullith AG para establecer una línea de producción de iones de litio en Alemania. En 2014, apareció en el mercado el producto "TiBox" con un ánodo de titanato de litio. La batería TiBox tiene una capacidad de 3,2 kW y puede soportar 20.000 ciclos de recarga.
Seiko utiliza baterías de titanato de litio en relojes cinéticos. Anteriormente, usaban un capacitor para almacenar energía, pero la batería permite una mayor capacidad, una vida más larga y una reparación más fácil.
YABO Power Technology lanzó una batería de titanato de litio en 2012. El modelo de batería estándar YB-LITE2344 es de 2,4 V/15 Ah y se utiliza en vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento de energía.
Debido al enorme recurso, su carga ultrarrápida y la capacidad de operar a bajas temperaturas, este tipo de batería es prometedor para su uso en automóviles eléctricos. Esta tecnología le permite instalar una batería que durará más que el propio automóvil, y muchos fabricantes de automóviles están desconcertados por esto, porque al hacerlo aumentan el recurso de consumo de sus automóviles, reduciendo su rotación de consumo.
Las baterías SCiB se utilizan en la bicicleta eléctrica Schwinn Tailwind [15] , algunas versiones japonesas del Mitsubishi i-MiEV [16] , el Honda Fit EV [17] y el scooter eléctrico Honda EV-neo [18] . Este tipo de batería tiene un gran potencial para su uso en el transporte público. Por ejemplo, el proyecto TOSA utiliza una carga de batería SCiB de alta velocidad para una recarga de batería de 15 segundos en las paradas de autobús. [19]
Las baterías de titanato de litio se utilizan de manera muy ventajosa en energías alternativas como acumuladores y almacenes de energía generada por paneles solares y generadores eólicos, debido a la alta eficiencia de conservación de energía del 96 % y la muy baja autodescarga del 0,02 % por día.
La batería de titanato de carbono ( celda de titanato de carbono LPCO ) es la segunda generación de baterías de titanato de litio desarrolladas por la empresa estadounidense Microvast (EE. UU.) y fabricadas a base de titanato de litio de carbono poroso(Li 4 Ti 5 O 12 ) (carbono poroso).
Como ánodo en la química de una batería de titanato de carbono se utilizó carbono poroso modificado con un tamaño de partícula y morfología similar al grafito clásico y un área superficial 20 veces mayor que el área superficial del grafito. La gran área de superficie proporciona un canal más grande que aumenta en gran medida la movilidad y la inyección de iones de litio, lo que ayuda a que la batería alcance altas velocidades de carga y un rendimiento duradero.
Gracias a tales tecnologías, fue posible aumentar significativamente la densidad de la energía acumulada, reducir el peso y las dimensiones de la batería de titanato de carbono . Al mismo tiempo, hubo una disminución insignificante, en comparación con una batería de titanato de litio, en el recurso, que en titanato de carbono es de 10,000 ciclos.
El rango de voltaje de funcionamiento de la batería de titanato de carbono es de 2,7 a 4,3 V, que es el mismo que el de una batería estándar de iones de litio. Esto permite el uso de placas de protección BMS (sistema de gestión de baterías) ampliamente utilizadas diseñadas para baterías de iones de litio. Pero a pesar de la ventaja de la tecnología de titanato de carbono, el desarrollo de titanato de litio SCiB de Toshiba sigue siendo hoy la batería con la vida útil más larga de todas las tecnologías producidas en masa, donde ningún fabricante ha superado aún un recurso de 25.000 ciclos de descarga completa.