Как заряжать литий-титанатный аккумулятор
Статья обновлена: 2020-12-13
Литий-титанатные аккумуляторы (Lithium Titanium Oxide, LTO) – это элементы питания класса Li-ion, содержащие в роли электрода титанат лития (Li4Ti5O12). Такие накопители энергии успешно применяются в современных гаджетах, бытовой технике, энергосистемах, транспортных средствах с электроприводом, погрузчиках, зарядных станциях, метеостанциях, системах резервного питания.
От других видов Li-ion аккумуляторов они отличаются нанокристаллической структурой анода. В отличие от пористого углерода, она позволяет эффективно использовать значительную площадь анода и обеспечивает стабильную работу поверхности. Аноды с нанокристаллической структурой имеют эффективную площадь поверхности около 100 м 2 /г, а углеродные аноды – всего 3 м 2 /г.
Преимущества и недостатки
Главными преимуществами LTO аккумуляторов являются:
К недостаткам LTO аккумуляторов можно отнести меньшую плотность энергии. Она составляет 30–110 Втч /кг и объясняется более низким напряжением (2,4 В). Для сравнения, у литий-кобальтовых элементов питания с напряжением 3,7 В плотность энергии составляет 150–200 Втч /кг.
Как работают LTO аккумуляторы
Литий-титанатные аккумуляторы производятся в форме призмы или цилиндра с внешней оболочкой из пластика или композитного материала. Часто они имеют металлические клеммы. Отрицательный электрод представляет собой слоеный графит. В нем движутся заряженные электричеством атомы, сохраняющие напряжение.
В процессе разряда аккумулятора ионы лития взаимодействуют с кислородом, проходят через катод и следуют наружу. Заряженные ионы лития теряют исходное напряжение и скапливаются на поверхности анода до дальнейшей зарядки. При заряде источника питания процесс протекает в обратной последовательности.
Как заряжать LTO аккумуляторы
Одно из конкурентных преимуществ LTO аккумуляторов – возможность их быстрой подзарядки. В вопросе, как заряжать литий-титанатный аккумулятор, особых сложностей нет. Зарядка осуществляется с подачей стандартного постоянного тока величиной до 10С. Затем следует постоянное напряжение до достижения порогового значения. Чтобы продлить срок службы LTO аккумулятора, нужно:
Подробные рекомендации по зарядке литий-титанатных источников питания смотрите в инструкциях по их эксплуатации.
Выбор зарядного устройства для титаната лития
Статья обновлена: 2020-12-17
Литий-титанатные аккумуляторы отличаются от остальных Li-ion элементов использованием на поверхности анода нанокристаллов титаната лития – Li4Ti5O12. Эта особенность обеспечивает аноду увеличенную площадь поверхности – порядка 100 м 2 /г, в то время как материал на базе углерода достигает только 3 м 2 /г.
Такой прирост площади ускоряет движение электронов, наделяя LTO аккумуляторы способностью к высокой токоотдаче и токоприему. Элементы питания этого типа допускают сверхбыструю зарядку большими токами, имеют большой срок службы, широкий диапазон рабочих температур и повышенную безопасность использования.
Как заряжать титанат лития?
Зарядка литий-титаната особых трудностей не вызывает, но имеет свою специфику. Заряжать такие аккумуляторы можно любым источником напряжения или тока – автомобильным зарядником, лабораторным блоком питания, зарядным устройством для телефона и пр. Главное требование – прекращать заряд в момент, когда напряжение на аккумуляторе без нагрузки станет равным 2,45 В в случае зарядки сборки и 2,5 В при зарядке отдельного элемента питания.
Хотя рабочий диапазон напряжений для LTO аккумуляторов составляет 1,6–2,7 В, не нужно разряжать и заряжать элементы питания до заявленных граничных значений. Экспериментально доказано, что литий-титанатные аккумуляторы отдают свою номинальную емкость в промежутке от 2,45 до 1,9 В. Именно этих значений желательно придерживаться при их эксплуатации.
Упростить процесс зарядки и эксплуатации LTO аккумуляторов позволяет установка БМС платы. В таком случае можно смело заряжать литий-титанат постоянным током величиной до 10С. Для продления срока службы аккумуляторов желательно не допускать их глубокого разряда и хранить с уровнем заряда 30–50%. Заряжать литий-титанат желательно при плюсовой температуре, хотя допускается и подзарядка при значениях ниже нуля.
Что происходит вне диапазона 1,6–2,5 В?
При уровне разряда сборки без БМС платы ниже 1,9 В на элемент аккумуляторы получают большой разбег по напряжению. В таком случае велик риск, что у одних элементов напряжение будет составлять, к примеру, 1,7 В, а у других – 1,4 В. Также при использовании сборок без БМС при большом токе заряда возрастает риск превышения граничного напряжения 2,45 В. При достижении определенной точки напряжение стремительно растет, и появляется риск перезаряда отдельных ячеек. Разряд LTO аккумуляторов ниже уровня 1,6 В не страшен с точки зрения работоспособности элементов, но может отразиться на их ресурсе.
Как не нужно заряжать литий-титанат без БМС платы?
В вопросе, как заряжать литий-титанат, есть 2 главных требования:
Читайте в предыдущей статье нашего блога о литий-железо-фосфатных АКБ.
Литий-титанат (LTO) — путь к правильному питанию
Друзья, всем привет) и так пошли автозвуковые новости, начинаем наверстывать упущенное, и сегодня поговорим о правильном питании…
До ухода в армию стоял генератор Dc Power Rc370 — чистокровный американец, и Агм PowerSafe (они же Hawker) емкостью 450а/ч, вывозила систему на раз, и просадов ниже 13.3 я не видел, но стоило подключить мост в низкоом, то посыпался просад в плоть до 12в… и уже тогда я сам себе сказал что поставлю литий…
Во первых — токоотдача лучше чем у Агм, во вторых — это вес…
Перед армией вся до единого музыка была продана (кроме проводки и головного устройства Pioneer 80 prs), и пока я находился в армии, я точно знал что как только вернусь буду покупать Литий Железо-Фосфат… НО, где то в середине службы на бассклубе появился новый источник питания с супер характеристиками превосходящий Литий Железо-Фосфат, и было решено активно наблюдать за этой темой… пересмотрел кучу тестов, обсуждений и тому подобное… и вот вернувшись домой, уже было твердо решено, что в системе будет стоять Литий-Титанат!
За месяц до прихода домой, я начал поиски Титаната, и к счастью до прихода уже было все найдено, и обо всем договорено…Так как система планировалась очень злая, то и питание должно быть соответствующее!
Изначально планировал 6 секций 40а/ч, в сумме это 240а/ч, но подумав, и взвесив все за и против, было решено брать 7 секций, одна которая будет стоять под капотом, и 6 секций будет стоять в нише запаски…
Представляю вашему вниманию Литий-Титанат емкость 280а/ч
P.s вес каждой банки составляет 1.25кг, размеры 66мм*210мм, шпильки по 25мм
Вес этого счастья всего лишь 52.5кг, а если были бы Агм, то это весило бы порядка 120кг
Ну и счастливый обладатель лютого питания в приору на сезон 2019)
По поводу сборок, в сборке 6 банок, для напряжения сборки 15в, напряжение каждой банки должно составлять 2.5в, минимальный заряд 1.7в и максимум ее заряжать до 2.7в, все что выше и ниже не желательно вообще!
Как только банки пришли, был заказан бокс под капот, времени честно не было заниматься, мог и сам сделать
Вот так это все красиво выглядит)
Так как площадка была в уставшем состоянии, она была восстановлена и покрашена
Так как теперь будет болтовое соединение на клеммах, а не как обычно накинул на палец наконечник и готово, была сделана новая силовая проводка, которая идет от Акб до стартера, так как штатную резать я не захотел, а в случае продажи машины просто перекинул провода и все!
Кабель 35кв, в гофре и в термоусадке, наконечники зажаты гидравлическим прессом, все как говорится по феншую)
Силовая проводка была проложена через моторчик дворников и хорошо было все загерметизированно, все равно вода просачивалась, поэтому было решено сделать правильно, просверлить кузов, вставить гермовводы, и провести через него кабель…
Вот таким сверлом были сделаны 4 отверстия
Как заряжать титанат лития в авто
Литий титанат,заказ и продажа запись закреплена
FAQ ПО ЛИТИЙ ТИТАНАТУ.
Так как данный тип акб совсем недавно появился на нашем рынке, я собрал самую нужную информацию и часто задаваемые вопросы в одном месте.
Литий-титанатные аккумуляторы обладают выдающимися характеристиками, оставляя остальные типы акб позади. Но есть свои нюансы эксплуатации, которые в большей степени касаются безопасности.
Сами банки обернуты в тонкую термоусадку, поэтому нужно позаботится о безопасности и не скручивать их без дополнительных изоляторов. так как она перетрется от вибраций и замкнет на корпус. что вызовет пожар и не приятные последствия. Поэтому уделите безопасности особое внимание. сделайте корпус, изолируйте толстой термоусадкой
Перемычек на 1 секцию нужно 5 шт, чтобы соединить банки последовательно. Рекомендую брать шину и напилить перемычки из шины 5х40мм, но можно и аналоги. Использовать алюминий
Можно ли его использовать с другими АКБ? Кислотой агм и прочими.
Титанат можно использовать с любым акб в том же диапазоне напряжений. При связке агм под капотом + титанат, работать постоянно будет титанат. АГМ или кислота т.к. их напряжения лежат в диапазоне 13-11В работать будут по факту только когда разрядится титанат и в момент запуска стартера.
При стандартном напряжении борт сети титанат будет заряжен на 80-85%, что ни есть плохо. если проводить аналогию с кислотными акб. Титанат не будет портится от недозаряда или терять плотность и т.п.
Идеальным вариантом будет сборка хороший генератор с регулятором напряжения + титанат 40Ач под капотом+ нужное количество секций для вашей аудиосистемы в багажнике в минимальном расстоянии до потребителей. А также если это возможно поднятия бортовой сети до 15В это будет 100% емкости титаната.
Банки имеют следующие характеристики:
— Заявленная емкость 40 (соответствует)
— Внутреннее сопротивление 0,3-0,8мОм (реальное)
— Токи заряда/разряда по разным источникам от 6С/6С до 10С/10С
долговременной работы. И до 30С пиковая нагрузка в течении 10 секунд.
— заявленное количество циклов заряд/разряд
Что нужно сделать после покупки?
Соединить все банки параллельно и оставить на несколько часов, до выравнивания напряжения между всеми ячейками
— зарядить все ячейки примерно до 2,3В-2.5В чтоб в сумме было, то напряжение которое будет у вас в бортсети (можно зарядить хоть параллельную сборку, хоть соединить последовательно, как удобнее)
Как правильно заряжать сборку? Каким зарядником пользоваться?
Если пытаться разрядить сборку без Балансира ниже 1,9В на элемент, банки начинают разбегаться (большая разница напряжений на элементах), и высока вероятность что на одной банке будет 1,7В а на другом уже давно 1,4В. Тоже самое касается заряда, чем больше зарядный ток, тем опаснее превышать напряжение 2,45В в сборке, поскольку при достижении определенной точки, напряжение очень быстро пойдет вверх, и есть шанс перезарядить отдельные банки. Все это относиться только к тем, кто использует сборки без Балансира.
Позволяет ли генератор зарядить батарею полностью?
[54]-[Автозвук]-F.A.Q. по Литий Титанату (LTO)
Доброго времени суток. Сегодня речь пойдет о достаточно известных в узких кругах любителей громкой музыки и неизвестных для других видах аккумуляторных батарей (далее — АБ) — Li4Ti5O12 (далее — LTO/литий титанат). Будут рассмотрены некоторые интересующие вопросы, развеяны мифы, распространяемые теми людьми, которые об LTO знают только из статей в интернете.
1. Что такое LTO?
Литий титанат (АБ) – вариант литий-ионных аккумуляторов, использующий титанат лития (Li4Ti5O12) в качестве анода. Для увеличения площади анод имеет нано кристаллическое строение. Такое решение позволяет обеспечить площадь поверхности анода до 100 м2/г, по сравнению с 3 м2/г для углерода, что позволяет значительно увеличить скорость перезарядки и обеспечить высокую плотность тока. Кроме того, эти аккумуляторы имеют высокую надежность и могут работать при более низких температурах, чем классические литий-ионные (-30 °C).
Недостатком литий-титанатных аккумуляторов является более низкое рабочее напряжение (2,4 В), чем у обычных литий-ионных, имеющих стандартное напряжение 3,7 В.
2. Как скоммутировать литий титинат и виды коммутации АБ?
Сколько АБ обычно установлено в гражданском автомобиле? Кто то скажет одна, ну две максимум. В моем авто на данный момент установлено 12 Аккумуляторов или 2 АБ. По сути так и есть. Т.к. у одной «банки» (отдельно взятой АБ LTO) рабочее напряжение в среднем 2,3 В-2,4 В, то для коммутации в авто, для достижения рабочего напряжения необходимо соединить последовательно 6 отдельно взятых аккумуляторов.
Данное соединение характеризуется тем, что суммарное напряжение АБ увеличивается кратно количеству используемых аккумуляторов. Т.е. 6 аккумуляторов по 2,3 В дает суммарное напряжение секции при последовательном соединении 13,8 В. Кто еще не понял в чем различия прикладываю схему. Как можно заметить. «плюсовой» токовывод одной АБ соединяется с «минусом» токовывода другой АБ и так далее.
Две такие сборки с емкостью 30Ач и напряжением 13,8 В я соединил параллельно, т.е. главный «плюсовой» токовывод одной секции соединил с другим главным «плюсовым» токовыводом другой секции, аналогично поступил с минусом. Хотя его можно было и не протягивать т.к. есть любители «брать минус» с кузова. В случае с титанатом хватает одной протяжки провода.
3. Как защитить соединение АБ?
Т.к. две секции разнесены по разным частям авто (одна АБ установлена в багажнике, а другая под капотом в штатном месте) – то в обязательном порядке необходимо защитить соединение предохранителями. Предохранители должны быть, установлены не дальше 30 см от АБ, как задней, так и передней. Что же дает такая защита и зачем устанавливать два предохранителя. В первую очередь стоит отметить, что предохранитель защищает не потребитель тока, а провод. Два предохранителя обеспечат разрыв сети, в случае короткого замыкания, как от первой АБ, так и от второй, предотвратив возможность нагрева и возгорания кабеля, протянутого по салону.
4. Что нужно сделать перед коммутацией литий титаната?
Как сказано выше, каждая взятая «банка» литий титаната – это отдельно взятый аккумулятор. У каждой «банки» есть свои характеристики, перед зарядкой всех «банок» рекомендуется уравновесить их заряд до одинаковых величин. Для этого необходимо подключить 6, 12, 18 или более кратное количество «банок» вместе параллельным соединением. Это можно сделать при помощи обычного провода. Я использовал акустический провод 1,5 мм, плюс одной «банки» был подсоединен к плюсу другой «банки», так же нужно сделать с минусовыми выводами. Напряжение от более заряженной «банки» будет распределяться на менее заряженные «банки», как следствие напряжение уравнивается. Процесс не быстрый, все зависит от разбега напряжения в «банках». Я оставлял на ночь.
5. Чем соединять «банки» между собой?
Начнем с минусов. В отличие от литий железофосфата, у которого используются медные токовыводы, у титаната они алюминиевые. Как следствие для соединения «банок» необходимо использовать алюминиевые шины, которые в свою очередь обладают более плохими токопроводящими качествами, чем медь из-за большего удельного сопротивления практически в два раза: алюминий 0,027 Ом·мм²/м, медь 0,018 Ом·мм²/м. Так же стоить помнить, что при соединении токовыводов с кабелем лучше всего использовать облуженые кабельные наконечники, во избежание окисления.
12. Что такое балансир? Нужно ли его устанавливать?
Балансир это небольшая плата, которая подключается на литий и позволяет осуществлять контроль за напряжением отдельных «банок». Как было сказано выше у каждой «банки» LTO есть некоторые различия во внутреннем сопротивлении. От этого одна «банка» с бо’льшим сопротивлением берет заряд хуже нежели «банка» с меньшим сопротивлением. Как следствие в процессе эксплуатации может произойти разбег в напряжении «банок» (перезаряд или недозаряд). Собственно с помощью балансира можно этого не допустить. В основном применяются пассивные балансиры, работающие автоматически.
Вопрос нужен балансир или нет, на самом деле спорный. Все зависит от продавца лития. Я при покупке требовал от продавца комплектовать «банки» с примерно одинаковым внутренним сопротивлением, что позволило избежать проблемы разнозаряженности «банок». Вместе с тем, балансиры на каждую секцию были установлены.
В качестве эксперимента я проездил больше 3 месяцев на АБ без балансира, после чего замерил напряжение в каждой «банке». Значение напряжения варьировались с 2,33 В до 2,41 В (разница не критичная).
13. Как правильно установить балансир
Все нюансы были отображены в схеме, добавлю от себя, что достаточно провода 0,75 мм (я использовал ПВ-3).
14. Стоит ли дополнительно защищать банки LTO?
В качестве изоляции корпуса в LTO использована тонкая синяя пленка, которая легко повреждается. Так что да, для себя я выбрал дополнительную защиту в виде плотной термоусадочной трубки.
15. Сколько секций LTO можно соединить?
Сколько угодно все зависит от целей и бюджета. Главное, чтобы в секции число банок было 6.
Для моей системы с моноблоком в 4 кВт достаточно две секции по 30А ч.
16. Максимальный просад системы с установленным LTO?
Ниже 13,9 В не видел, при почти максимальных возможностях системы!
17. Какая цена?
Цена в сравнении с кислотными АБ выше, в сравнении с такими монстрами AGM, как Stinger и XS Power значительно ниже. Одна банка LTO стоит 2 000 руб. – 2 500 руб., балансир 2 000 руб., шины 300 руб. и того 1 секция в среднем 14 300 руб. и выше.
18. Нужно ли менять генератор на более продуктивный?
Нужно, но не обязательно. Мне хватает штатного обслуженного генератора 110А.
19. Можно ли соединять секции титаната различной емкости?
Да можно, но есть нюанс. Для примера
У нас есть 12 банок: 6 банок емкостью 40Ач, 6 банок 30 Ач. Необходимо соединить по 2 банки в пары, всего 6 пар. Каждая пара параллельное соединение (на выходе 2,4В и 75 Ач). Затем пары соединить последовательно (на выходе 14,4 В и 75 Ач).
20. Стоит ли покупать Титанат у частных лиц («С рук»). И на что обратить внимание?
Да можно, но при этом стоит оценить все риски заранее. Стоит понимать, что когда вы покупаете ЛТО у проверенного продавца, который занимается этим не первый год, вероятность купить качественный товар выше, чем вы купите ЛТО с рук. Для продавца важна в первую очередь не выручка, а общественное мнение. Попросту говоря, частник продал одну или две секции и слилися, а продавец живет этим. Стоит ли экономить пару тысяч решать вам.
Так на, что же все таки обратить внимание?
— В первую очередь на внешний вид банок. Изоляция не должна быть повреждена.
— Состояние шпилек. Не редко хозяева ЛТО перетягивают гайки, закручивая шины. Материал шпилек — алюминий и сломать их не составляет труда. Ремонтные пильки без углублений в центре и если приглядеться, можно увидеть место соединения.
— Состояние клапанов на секции. Они должны быть закрыты, взорванные клапана, говорят о смерти банки.
Наткнулся недавно на пост о продаже титаната: «Всем привет, продам литий титонат 55А, состояние 5/5, за подробностями в лс. Свердловская область.Могу отправить любой компанией к вам, за ваш счёт». Фото взорванной секции прилагаются, а так 5 из 5.=D