Lithium Titanate ڇا آهي؟

Lithium titanate هڪ مخلوط آڪسائيڊ مرڪب آهي جيڪو ليٿيم، ٽائيٽينيم ۽ آڪسيجن کي گڏ ڪري ٿو، گهڻو ڪري عام طور تي Li₄Ti₅O₁₂ هڪ اسپينل ڪرسٽل ساخت سان ملي ٿو. هي سيرامڪ مواد بنيادي طور تي خاص ليٿيم-آئن بيٽرين ۾ هڪ اينوڊ مواد جي طور تي ڪم ڪري ٿو، روايتي گريفائٽ انوڊس جي مقابلي ۾ گهٽ توانائي جي کثافت جي باوجود غير معمولي حفاظت ۽ چڪر واري زندگي پيش ڪري ٿو.

Lithium titanate ڪيترن ئي ڪيميائي شڪلن ۾ موجود آهي، پر اسپينل قسم Li₄Ti₅O₁₂ بيٽري ايپليڪيشنن تي غالب آهي. مرڪب هڪ ٽي--ڊائيميشنل ڪعبي جابلو خصوصيت رکي ٿو جتي ليٿيم آئنز tetrahedral 8a سائيٽن تي قبضو ڪن ٿا، جڏهن ته ٽائيٽينيم آئنز آڪسيجن فريم ورڪ ۾ آڪٽايڊرل 16d سائيٽن کي ڀريندا آهن. هي ترتيب ٺاهي ٿو جنهن کي محقق سڏين ٿا "صفر-اسٽرين" ڍانچي-لاٽيس تجربو ڪري ٿو 1٪ کان گھٽ مقدار جي تبديليءَ دوران چارج ۽ خارج ٿيڻ واري چڪر دوران.

اسپينل ڍانچي ليتيم آئنز کي ڪرسٽل جي ذريعي منتقل ڪرڻ جي اجازت ڏئي ٿي tetrahedral ۽ octahedral سائيٽن جي وچ ۾ ڇڪڻ سان. لٿائيشن جي دوران، مواد Li₄Ti₅O₁₂ کان Li₇Ti₅O₁₂ ۾ تبديل ٿئي ٿو، ٽي اضافي ليٿيم آئنز في فارمولا يونٽ کي گڏ ڪري ٿو. هي داخل ٿيڻ لڳ ڀڳ 1.55V بمقابله ليتيم ڌاتو تي ٿئي ٿو، خاص طور تي 0.1V عام گريفائٽ انوڊس کان وڌيڪ.

ٻين ليتيم ٽائيٽيٽ فارمن ۾ شامل آهن ليتيم ميٽيٽيٽينٽ (Li₂TiO₃)، هڪ اڇو پائوڊر جيڪو پگھلڻ واري نقطي سان 1,533 درجا کان وڌيڪ سيرامڪس ۽ ايٽمي ايپليڪيشنن ۾ استعمال ڪيو ويو آهي، ۽ ramsdellite lithium titanate (Li₂Ti₃O₇)، جيڪو خاص تحقيق ۾ ڏيکاريو ويو آهي بيٽر واعدو. هر قسم ۾ مختلف ٽائيٽينيم- کان- ليٿيم جي نسبت ۽ ڪرسٽل ترتيبن جي خصوصيت آهي، جنهن جي نتيجي ۾ الڳ الڳ جسماني ۽ اليڪٽرڪ ڪيميڪل خاصيتون آهن.

Lithium Titanate

جڏهن بيٽري انوڊ جي طور تي استعمال ڪيو وڃي ٿو، ليتيم ٽائيٽيٽ بنيادي طور تي روايتي گرافائٽ کان مختلف طور تي هلندي آهي. مواد شروعاتي چڪر دوران مضبوط اليڪٽرولائيٽ انٽرفيس (SEI) پرت نه ٺاهيندو آهي ڇاڪاڻ ته ان جو آپريٽنگ وولٽيج 1.55V اڪثر اليڪٽرولائٽس جي اليڪٽررو ڪيميڪل اسٽيبلشمينٽ ونڊو جي اندر هوندو آهي. معياري گريفائٽ انوڊس 0V بمقابله ليٿيم جي ويجهو ڪم ڪن ٿا، اليڪٽرولائيٽ جي خراب ٿيڻ جو سبب بڻجن ٿا جيڪو هڪ حفاظتي پر مزاحمتي SEI پرت ٺاهي ٿو.

چارج ڪرڻ دوران، ليتيم آئنز ڪيٿوڊ مان اليڪٽرولائٽ ذريعي لڏپلاڻ ڪن ٿا ۽ ليتيم ٽائيٽيٽ انوڊ ڍانچي ۾ داخل ٿين ٿا. Li₄Ti₅O₁₂ جو nanocrystalline فارم تقريباً 100 چورس ميٽر جي مٿاڇري واري ايراضي في گرام- گريفائٽ جي 30 ڀيرا وڌيڪ مهيا ڪري ٿو. هي وڌايل مٿاڇري وارو علائقو برقياتن کي تيزيءَ سان داخل ٿيڻ ۽ نڪرڻ جي قابل بنائي ٿو، تيز رفتار چارجنگ جي شرح جي حمايت ڪندي.

پوئتي موٽڻ واري رد عمل هيٺ ڏنل آهي: Li₄Ti₅O₁₂ + 3Li⁺ + 3e⁻ ↔ Li₇Ti₅O₁₂. نظرياتي ظرفيت 175 mAh/g تائين پهچي ٿي، جيتوڻيڪ عملي عمل 150-170 mAh/g حاصل ڪري ٿو. جڏهن ته گرافائٽ 372 mAh/g تي اعليٰ نظرياتي ظرفيت فراهم ڪري ٿي، ليتيم ٽائيٽيٽ اعليٰ شرح جي صلاحيت ۽ ڊگھي عمر جي ذريعي معاوضو ڏئي ٿو.

گرافائٽ جي مقابلي ۾ ٽائيٽيم آڪسائيڊ جي اعلي ريڊڪس صلاحيت هڪ موروثي حفاظت جو فائدو پيدا ڪري ٿي. ليٿيم ڊينڊريٽس-سوئي-جهڙوڪ ڌاتو جي جوڙجڪ جيڪي بيٽري ڌار ڪرڻ وارن کي سوراخ ڪري سگهن ٿيون ۽ شارٽ سرڪٽ جو سبب بڻجن ٿيون-ليٿيم ٽائيٽيٽ جي سطحن تي تمام گهٽ ٺهي ٿي. ھي حفاظتي مارجن ھاءِ-موجوده ايپليڪيشنن لاءِ نازڪ ثابت ٿئي ٿو جتي روايتي انوڊز تھرمل ڀڄڻ جو خطرو ڪن ٿا.

Lithium titanate بيٽريون چڪر واري زندگي کي ظاهر ڪن ٿيون جيڪي ٻين ليٿيم-آئن ڪيمسٽري کي ٻوڙي ڇڏين ٿيون. ڪمرشل سيلز معمول موجب 10,000 کان 30,000 مڪمل چارج- ڊسچارج چڪر حاصل ڪن ٿا ان کان اڳ جو ظرفيت اصل جي 80% تائين گھٽجي وڃي. Toshiba جون 2024 وضاحتون دعويٰ ڪن ٿيون 45,000 سائيڪلون 10C شرح تي سندن اعليٰ-پاور SCiB سيلز لاءِ. مقابلي جي لحاظ کان، ليٿيم-آئن بيٽريون روايتي مواد استعمال ڪندي عام طور تي 2,000-3,000 چڪر هلن ٿيون.

ھي ڊگھي عمر زيرو-اسٽرين ڍانچي مان نڪرندي آھي. گريفائيٽ انوڊس تقريباً 10 سيڪڙو وڌندا آهن لٿائيشن دوران، ميڪانياتي دٻاءُ جو سبب بڻجندا آهن جيڪي ذرات کي ٽڪرا ٽڪرا ڪري ڇڏيندا آهن ۽ بار بار چڪرن دوران ظرفيت کي گهٽائي ڇڏيندا آهن. Lithium titanate جي گھٽ ۾ گھٽ مقدار جي تبديلي هزارين چڪرن کان پوءِ به ساخت جي سالميت کي محفوظ رکي ٿي.

فاسٽ چارجنگ هڪ ٻي خاص خصوصيت جي نمائندگي ڪري ٿي. Lithium titanate بيٽريون 0% کان 80% ظرفيت تائين 6-10 منٽن ۾ چارج ڪري سگهن ٿيون بغير ڪنهن خاص تباهي جي. 2011 Chongqing اليڪٽرڪ بس فليٽ عملي طور تي ان صلاحيت جو مظاهرو ڪيو-37 ٻارهن ميٽر بسون جيڪي 80 kWh ليٿيم ٽائيٽيٽ سسٽم سان ليس هونديون آهن 400 kW چارجر استعمال ڪندي 10 منٽن ۾ مڪمل طور تي چارج ٿينديون آهن. توشيبا جا جديد هاءِ پاور سيلز 80 سيڪڙو تائين چارج ٿين ٿا صرف 1 منٽ ۾ 48C جي شرح تي.

درجه حرارت جي ڪارڪردگي ليتيم ٽائيٽيٽ کي متبادل کان ڌار ڪري ٿي. اهي بيٽريون -40 درجا کان 60 درجا تائين قابل اعتماد طور تي ڪم ڪن ٿيون بغير طاقت جي نقصان جي عام طور تي ٻين ڪيميسٽرين جي انتهائي حالتن ۾. مستحڪم اسپنل ڍانچي هن رينج ۾ آئنڪ چالکائي برقرار رکي ٿي، ٽيڪنالاجي کي آرڪٽڪ تنصيب، گرم آبهوا گاڏين جي ايپليڪيشنن، ۽ ايرو اسپيس سامان لاء مناسب بڻائي ٿو جتي درجه حرارت ڪنٽرول وزن ۽ پيچيدگي کي وڌائي ٿو.

غلط استعمال جي حالتن ۾ حفاظت جي ڪارڪردگي ٻين ليٿيم-آئن جي قسمن کان وڌيڪ آهي. ليتيم ٽائيٽيٽ سيلز نيل جي دخول، ڪرش، ۽ اوور چارج ٽيسٽ پاس ڪري ٿو بغير باهه يا ڌماڪي جي. مواد جي گرمي پد جي حد 270 درجا لڳ ڀڳ آهي، آپريٽنگ گرمي پد کان مٿي ۽ اڪثر متبادل ڪيميسٽرين کان وڌيڪ آهي. هي حفاظتي پروفائيل وڏي-پيماني تي تنصيبن لاءِ ضروري ثابت ٿئي ٿو جهڙوڪ گرڊ اسٽوريج سهولتون جتي هڪ سيل جي ناڪاميءَ جو ڪارڻ ٿي سگهي ٿو.

سڀ کان اهم نقصان توانائي جي کثافت آهي. Lithium titanate بيٽريون صرف 30-110 Wh/kg ڪشش ثقل سان ۽ 177 Wh/L حجم تائين پهچائين ٿيون. روايتي ليٿيم-آئن بيٽريون استعمال ڪندي گريفائٽ انوڊس ۽ نڪل-مينگاني-ڪوبالٽ ڪيٿوڊس 200-300 Wh/kg حاصل ڪن ٿيون. هي ٽي کان ڏهه گنا نقصان جو مطلب آهي ليتيم ٽائيٽيٽ بيٽريون وڌيڪ جڳهه تي قبضو ڪن ٿيون ۽ برابر توانائي اسٽوريج لاءِ وڌيڪ وزن ڪن ٿيون.

هيٺين توانائي جي کثافت جو نشان سڌو سنئون آپريٽنگ وولٹیج ڏانهن. Lithium titanate سيلز 3.6-3.7V معياري ليٿيم-آئن جي مقابلي ۾ 2.3-2.4V نامياتي وولٽيج پيدا ڪن ٿا. هي وولٹیج جو نقصان-تقريبا 1V جي نمائندگي ڪري ٿو- سڌو ترجمو ڪري ٿو گھٽ توانائي اسٽوريج في يونٽ ماس. ايپليڪيشنون جتي وزن ۽ مقدار جو اهم معاملو آهي، جهڙوڪ صارف اليڪٽرانڪس ۽ ڊگهي رينج برقي گاڏيون، عام طور تي هن واپار کي قبول نٿا ڪري سگهن.

قيمت وڏي پيماني تي اپنائڻ لاء هڪ ٻيو رڪاوٽ پيش ڪري ٿو. ليتيم ٽائيٽيٽ بيٽري سيلز جي سراسري قيمت تقريباً $1.50 في واٽ-ڪلاڪ آهي، جڏهن ته ليتيم آئرن فاسفيٽ سيلز جي قيمت تقريباً $0.40 في واٽ- ڪلاڪ آهي. قيمت پريميئم ڪيترن ئي عنصرن مان نڪرندي آهي: پيچيده ٺهڪندڙ گهرجون، پيداوار دوران نمي تي صحيح ڪنٽرول، قيمتي ٽائيٽينيم-بنياد اڳوڻن، ۽ مکيه اسٽريم ڪيميسٽري جي مقابلي ۾ گهٽ پيداوار جي مقدار.

پيداوار جي عمل کي محتاط ڪنٽرول جي ضرورت آهي. Li₄Ti₅O₁₂ Sintering لاءِ 600-850 درجا جي گرمي پد جي ضرورت آهي، جيڪا ترتيب ڏيڻ جي طريقي تي منحصر آهي، پروسيسنگ وقت گريفائٽ اليڪٽرروڊ جي تياري کان وڌيڪ. اناتس يا روٽيل TiO₂ جا نشان ٺهي سگهن ٿا جيڪڏهن درجه حرارت جو ڪنٽرول ناقص ثابت ٿئي ٿو، اليڪٽرڪ ڪيميڪل ڪارڪردگي کي خراب ڪري ٿو. اعلي معيار جي نانو تعمير ٿيل ليتيم ٽائيٽيٽ نفيس پيداواري سامان ۽ ماهر جي ضرورت آهي.

اليڪٽرڪ بسون ليتيم ٽائيٽيٽ ٽيڪنالاجي جي سڀ کان وڏي تجارتي ترتيب جي نمائندگي ڪن ٿيون. ڪيمسٽري جي تيز چارج جي صلاحيت بس اسٽاپن تي موقعا چارج ڪرڻ جي قابل بڻائي ٿي، ننڍي بيٽري پيڪ کي اجازت ڏئي ٿي جيڪا وزن جي سزا کي ختم ڪري ٿي. مائيڪروواسٽ يورپي اليڪٽرڪ بس ٺاهيندڙن کي ليٿيم ٽائيٽينٽ بيٽريون فراهم ڪري ٿو، بشمول Wrightbus's New Routemaster double-deckers in London، جتي 1,000 يونٽ 18 kWh جي بيٽري سسٽم سان هلن ٿا.

گرڊ انرجي اسٽوريج سسٽم تيزيءَ سان ليتيم ٽائيٽيٽ کي تعينات جي ضابطي ۽ ضمني خدمتن لاءِ ترتيب ڏئي ٿو. Altairnano هڪ 20 ميگاواٽ / 5 ميگاواٽ توانائي اسٽوريج پلانٽ ٺاهيو جيڪو ليتيم ٽائيٽيٽ ٽيڪنالاجي استعمال ڪندي. اهي تنصيب رد عمل جي وقت ۽ چڪر واري زندگي کي توانائي جي کثافت-خاصيتن تي اوليت ڏين ٿيون جتي ليٿيم ٽائيٽينٽ وڌيڪ آهي. بيٽريون مليس سيڪنڊن اندر گرڊ فريڪوئنسي جي مختلف تبديلين جو جواب ڏئي سگھن ٿيون ۽ 30-40 سالن جي روزاني سائيڪل کي برداشت ڪري سگھن ٿيون.

ريلوي ايپليڪيشنون ليتيم ٽائيٽيٽ جي گرمي رواداري ۽ حفاظت جو استحصال ڪن ٿيون. Siemens Mireo Plus B جي بيٽري-برقي ٽرينون اپريل 2024 ۾ سروس ۾ داخل ٿيون، جيڪي Toshiba lithium titanate سيلز سان هلندڙ 15- سالن جي متوقع سروس لائف سان. برٽش ريل ڪلاس 93 ٽرائي-موڊ لوڪوموٽيو استعمال ڪن ٿا ليٿيم ٽائيٽيٽ بيٽرين کي هلائڻ لاءِ غير برقي لائين حصن تي. جاپان جي N700S Shinkansen بجلي جي رڪاوٽن دوران ايمرجنسي گھٽ رفتار واري آپريشن لاءِ ٽيڪنالاجي استعمال ڪري ٿي.

ڪنزيومر اليڪٽرانڪس خاص ڪيسن ۾ ليتيم ٽائيٽيٽ اپنائڻ لاءِ تيز چارجنگ يا انتهائي ڀروسي جي ضرورت آهي. Samsung جي Galaxy Note سيريز S-Pen Stylus ۾ Lithium titanate بيٽري استعمال ڪري ٿي، 40-سيڪنڊ چارج کان 10 ڪلاڪ اسٽينڊ بائي کي فعال ڪري ٿي. Seiko Kinetic واچون ڪيپيسٽرز کي ليتيم ٽائيٽيٽ بيٽرين سان تبديل ڪري ڇڏيون آهن ته جيئن توانائي جي اسٽوريج جي صلاحيت ۽ خدمت جي زندگي کي بهتر بڻائي سگهجي.

صنعتي سامان پاڻمرادو ھدايت ٿيل گاڏين کان وٺي موبائيل طبي ڊوائيس تائين ليتيم ٽائيٽيٽ کي چونڊيندو آھي جڏھن حفاظت ۽ چڪر واري زندگي وڌيڪ خرچن کي جواز بڻائي ٿي. Tempest ويدر اسٽيشن 1,300 mAh ليٿيم ٽائيٽيٽ بيٽري استعمال ڪري ٿي جيڪا سولر پينلز ذريعي چارج ٿئي ٿي، هر ٻن هفتن ۾ رڳو 4 ڪلاڪ سج جي روشني جي ضرورت آهي. فوجي ۽ ايرو اسپيس ايپليڪيشنون ڪيمسٽري جي ڪارڪردگي کي انتهائي درجه حرارت ۽ باهه جي خطرن جي مزاحمت ۾ اهميت ڏين ٿيون.

سمجھڻ لاءِ ته ليتيم ٽائيٽيٽ ڪٿي فٽ ٿئي ٿو، اھو ڄاڻڻ ۾ مدد ڪري ٿوليتيم بيٽريون ڇا آهنعام طور تي-اهي ريچارج لائق توانائي جا ذخيرا آهن جيڪي ليٿيم آئنز کي اليڪٽروڊس جي وچ ۾ منتقل ڪن ٿا ته جيئن برقي توانائي کي ذخيرو ڪرڻ ۽ ڇڏڻ لاءِ. هن ليٿيم-آئن بيٽري خاندان جي اندر، ليٿيم ٽائيٽنٽ هڪ منفرد جڳهه تي قبضو ڪري ٿو جيڪو ان جي انوڊ مواد طرفان بيان ڪيل آهي. گهڻيون ليٿيم بيٽريون مختلف ڪيٿوڊس-ليٿيم آئرن فاسفيٽ (LFP)، نڪل-مينگنيز-ڪوبالٽ (NMC)، يا ليٿيم ڪوبالٽ آڪسائيڊ (LCO) سان جڙيل گريفائٽ انوڊس استعمال ڪنديون آهن. Lithium titanate بيٽريون Li₄Ti₅O₁₂ anode طور استعمال ڪندي پاڻ ۾ فرق ڪن ٿيون، عام طور تي ليٿيم مينگنيز آڪسائيڊ يا ليٿيم آئرن فاسفيٽ ڪيٿوڊس سان جوڙيل آهن.

LFP بيٽرين جي مقابلي ۾، ليٿيم ٽائيٽيٽ پيش ڪري ٿو 5-10 ڀيرا وڌيڪ چڪر واري زندگي ۽ اعليٰ ٿڌي-موسم جي ڪارڪردگي، پر صرف هڪ-ٽيون کان اڌ توانائي جي کثافت مهيا ڪري ٿي. LFP سيلز جي قيمت تقريبن $0.40/Wh بمقابله $1.50/Wh ليتيم ٽائيٽيٽ لاءِ. ٻئي ڪيميسٽريون توانائي جي کثافت تي حفاظت تي زور ڏين ٿيون، انهن کي ايپليڪيشنن لاء متبادل بڻائي ٿو جتي باهه جو خطرو سنجيده نتيجا پيدا ڪري ٿو.

NMC ۽ NCA بيٽرين تي غالب آهن برقي گاڏين جي ايپليڪيشنن کي وڌ کان وڌ حد جي ضرورت هوندي آهي. اهي ڪيمسٽريون 200-250 Wh/kg-Duble or Triple Lithium titanate جي توانائي جي کثافت-300-500 ميلن جي حدن کي چالو ڪنديون آهن. تنهن هوندي، اهي صرف 1,000-2,000 ڀيرا سائيڪل ڪن ٿا ۽ وڌيڪ تھرمل ڀڄڻ جا خطرا پيدا ڪن ٿا. اليڪٽرڪ گاڏيون ترجيح ڏين ٿيون ڊگھي مدي واري لاڳت-في-ميل ۽ تيز چارجنگ، جھڙوڪ شھري ترسيل فليٽ ۽ سٽي بسون، شايد قبول ڪن ٿيون ليتيم ٽائيٽيٽ جي حد جي ڏنڊ کي آپريشنل فائدن لاءِ.

اڀرندڙ ٽيڪنالاجيز جهڙوڪ سولڊ-اسٽيٽ بيٽريز ۽ سوڊيم-آئن سيلز جي خلاف، ليٿيم ٽائيٽينٽ بالغ، تجارتي طور تي ثابت ٿيل ٽيڪنالاجي جي نمائندگي ڪري ٿو. سولڊ-اسٽيٽ بيٽريون اعليٰ توانائي جي کثافت ۽ حفاظت جو واعدو ڪن ٿيون پر پيداواري چئلينجن سان اڳ-تجارتي ترقيءَ ۾ رهنديون آهن. سوڊيم-آئن بيٽريون گهٽ مادي قيمتون پيش ڪن ٿيون پر ننڍي چڪر واري زندگي سان ليٿيم ٽائيٽينٽ سان ملندڙ توانائي جي کثافت. مارڪيٽ جي اڳڪٿيون 2025 لاءِ

Lithium Titanate

عالمي ليٿيم ٽائيٽينٽ بيٽري مارڪيٽ 2024 ۾ 75.61-80.65 بلين ڊالر تائين پهچي وئي، ڪيترن ئي مارڪيٽ ريسرچ فرمز جي مطابق، 2033-2034 تائين $237-308 بلين جي تخميني سان. هي 10-14.4٪ جي مرڪب سالياني واڌ جي شرح جي نمائندگي ڪري ٿو، بنيادي طور تي برقي گاڏين کي اپنائڻ، گرڊ اسٽوريج جي توسيع، ۽ تيز چارجنگ انفراسٽرڪچر جي طلب جي ذريعي.

ايشيا-پيسفڪ پيداوار ۽ واپرائڻ تي ڇانيل آهي، جيڪا 2024 ۾ عالمي ليٿيم ٽائيٽنيٽ بيٽري جي گهرج جو لڳ ڀڳ 60 سيڪڙو آهي. چين جي 14هين پنجين-سالي منصوبي ۾ 2020-2025 تائين 50 سيڪڙو قابل تجديد توانائي جي پيداوار جي واڌ جو هدف آهي، جتي ذخيري ۾ وڏي پئماني تي لاڳيتو اقتصادي سيڙپڪاري فراهم ڪري ٿي. 20-30 سالن جي منصوبي جي زندگي. جاپان، توشيبا جي SCiB ٽيڪنالاجي جو گھر، ريل ٽرانسپورٽ ۽ صنعتي ايپليڪيشنن ۾ مضبوط ليتيم ٽائيٽيٽ اپنائڻ کي برقرار رکي ٿو.

اتر آمريڪا تقريبن 36٪ مارڪيٽ شيئر رکي ٿو، قائم ڪيل ٺاهيندڙن جهڙوڪ Altairnano ۽ اڀرندڙ رانديگرن جهڙوڪ Grinergy وڌائڻ جي پيداوار جي صلاحيت سان. يو ايس ڊپارٽمينٽ آف انرجي جي 258 ملين ڊالر جي سيڙپڪاري جديد بيٽري ٽيڪنالاجيز ۾ شامل آهي خاص ايپليڪيشنن لاءِ ليٿيم ٽائيٽيٽ ڊولپمينٽ جتي روايتي ليٿيم-آئن ناقص ثابت ٿئي ٿي.

اهم ٺاهيندڙن ۾ توشيبا (SCiB برانڊ)، Altairnano (Nanosafe)، Microvast (LpTO)، Leclanché (TiBox)، ۽ چيني پروڊڪٽرز شامل آهن جن ۾ گري اليڪٽرڪ پاران حاصل ڪيل ين لونگ بيٽري ٽيڪنالاجي شامل آهن. پيداوار جي صلاحيت جي توسيع تي ڌيان ڏيڻ جي قيمت گھٽائڻ تي عمل جي اصلاح ۽ پيماني جي معيشتن جي بدران بنيادي ڪيمسٽري تبديلين جي ڀيٽ ۾.

تحقيقي هدايتون ليتيم ٽائيٽيٽ جي بنيادي حدن کي خطاب ڪرڻ تي زور ڏين ٿيون. ٽيمون سڄي دنيا ۾ نيبيم، ميگنيشيم، يا ٻين عناصر سان گڏ ڊوپنگ جي تحقيق ڪن ٿيون چالکائي ۽ صلاحيت کي وڌائڻ لاء. مٿاڇري جي تبديلين سميت ڪاربان ڪوٽنگ ۽ نانو اسٽريچرنگ جو مقصد شرح جي ڪارڪردگي کي بهتر بڻائڻ آهي. اوورليٿائيشن حڪمت عمليون اضافي ظرفيت حاصل ڪرڻ لاءِ Li₇Ti₅O₁₂ کان ٻاهر سائيڪل هلائڻ کي ڳولين ٿيون، جيتوڻيڪ اهو صفر-تن جي فائدي کي سمجھوتو ڪري ٿو.

Lithium titanate جي پيداوار عام طور تي جامد-رياست يا مائع-رياست ٺهڪندڙ رستن جي پيروي ڪري ٿي، هر هڪ الڳ فائدن سان. روايتي اعلي-درجه حرارت جو سالڊ-رياست جو طريقو ليٿيم ڪاربونيٽ (Li₂CO₃) ۽ ٽائيٽينيم ڊاءِ آڪسائيڊ (TiO₂) کي اسٽوچيوميٽرڪ تناسب ۾ ملائي ٿو، پوءِ 10-24 ڪلاڪن لاءِ 700-850 درجا تي مرکب کي ڪلين ڪري ٿو. اهو طريقو سادو ۽ اسپيبلبل ثابت ٿئي ٿو پر هيٺين سطح واري علائقي سان نسبتا وڏا ذرات (500nm-5μm) پيدا ڪري ٿو.

سول-جيل طريقا پيش ڪن ٿا ذرڙن جي سائيز ۽ مورفولوجي تي بهتر ڪنٽرول. محقق ٽائيٽينيم الڪو آڪسائيڊ جهڙوڪ tetrabutyl titanate کي نامياتي محلولن ۾ ليٿيم هائيڊرو آڪسائيڊ سان گڏ، پوءِ جيل ۽ ڪلسين کي 600-800 درجا تي ٽوڙيندا آهن. نتيجي ۾ پيدا ٿيندڙ ليٿيم ٽائيٽنيٽ ۾ 200nm کان هيٺ ذرات جي ماپ ۽ 100 m²/g جي ويجھو مٿاڇري واري علائقي جا خاصيتون آهن جيڪي تيز چارجنگ کي قابل بڻائي ٿو. تنهن هوندي به، sol-جيل عملن کي محتاط نمي جي ڪنٽرول جي ضرورت آهي ۽ ثابت ٿئي ٿو ته سولڊ اسٽيٽ سنٿيسس کان وڌيڪ قيمتي.

Hydrothermal synthesis نسبتا گھٽ درجه حرارت (120-200 درجا) تي ليٿيم ٽائيٽينٽ پيدا ڪري ٿي پريشر ٿيل آبي محلولن ۾ اڳڪٿين کي رد ڪندي. اهو طريقو نانوٽوبس ۽ نانوائرز ٺاهي ٿو منفرد مورفولوجيز سان، پر خاص هاء پريشر سامان جي ضرورت آهي ۽ علاج جي تقاضا لاء مائع فضول وهڪرو پيدا ڪري ٿو.

پگھليل لوڻ جو طريقو ري ايڪٽرن کي گھٽ-پگھلندڙ لوڻ جي غسل ۾ (عام طور تي LiCl-KCl مرکب) 500-700 درجا تي معطل ڪري ٿو. مائع وچولي تيز رفتار آئن جي پکيڙ کي آسان بڻائي ٿو، سٺي برقي ڪيميائي ملڪيت سان انتهائي ڪرسٽل ليتيم ٽائيٽيٽ پيدا ڪري ٿو. جڏهن ته توانائي- روايتي سولڊ اسٽيٽ رستن جي مقابلي ۾ ڪارائتو آهي، پگھريل لوڻ جي طريقن کي لوڻ جي بحالي ۽ ريسائڪلنگ سسٽم جي ضرورت آهي.

پيداوار دوران معيار جو ڪنٽرول نازڪ ثابت ٿئي ٿو. X- شعاعن جي تفاوت مرحلي جي صفائي جي تصديق ڪري ٿي، جيئن اناتس يا روٽيل TiO₂ جي مقدار کي خراب ڪري ڪارڪردگيءَ کي گھٽائي ٿو. ذرات جي ماپ جي ورڇ اليڪٽرروڊ پروسيسنگ ۽ بيٽري جي ڪارڪردگي کي متاثر ڪري ٿي-تمام وڏي ۽ چالڪيت کي نقصان، تمام ننڍو ۽ ذرڙا گڏ ٿين ٿا. نمي جو مواد 100 پي پي ايم کان هيٺ رهڻ گهرجي ته جيئن سيل اسيمبليءَ دوران اليڪٽرولائيٽ جي تباهي کي روڪي سگهجي.

Lithium titanate بيٽريون عام طور تي 10,000 کان 30,000 مڪمل چارج-ڊسچارج چڪر 80٪ ظرفيت تي پهچڻ کان اڳ حاصل ڪن ٿيون، ڪجهه اعلي-پاور ويريئنٽس سان 45,000 سائيڪلن لاءِ ريٽنگ ڪئي وئي آهي. باقاعده ليٿيم-آئن بيٽريون استعمال ڪنديون آهن گريفائيٽ انوڊس آخري 2,000-3,000 چڪر ساڳين حالتن ۾. هي 5-15x ڊگھي عمر جو فائدو 20-30 سالن جي آپريشنل زندگين ۾ ترجمو ڪري ٿو روزاني سائيڪلنگ سان ايپليڪيشنن ۾، 5-8 سالن جي مقابلي ۾ روايتي ليتيم آئن لاءِ.

توانائي جي کثافت جو نقصان ليتيم ٽائيٽيٽ کي پورٽبل صارف اليڪٽرانڪس لاءِ غير عملي بڻائي ٿو. هڪ سمارٽ فون جي بيٽري جيڪا ليٿيم ٽائيٽيٽ استعمال ڪندي 2-موجوده ڊيزائنن کان 3 ڀيرا وڏي ۽ وزني هوندي ته جيئن رن ٽائم برابر هجي. صارف تيز چارجنگ ۽ ڊگھي عمر جي فائدن جي ڀيٽ ۾ ڊيوائس جي سائيز ۽ وزن کي ترجيح ڏين ٿا ليتيم ٽائيٽيٽ آفر. وڌيڪ قيمت وڌيڪ حساس صارف مارڪيٽن ۾ اپنائڻ جي حوصلا افزائي ڪري ٿي.

ها، ليتيم ٽائيٽيٽ بيٽريون موجوده Tesla Superchargers جي ڀيٽ ۾ تمام تيز چارج ڪري سگھن ٿيون جڏهن صحيح طرح سان ٺهيل هجي. Toshiba جا جديد سيلز 1-6 منٽن ۾ 80% تائين چارج ٿين ٿا پاور ليول جي لحاظ کان، جڏهن ته Tesla Superchargers کي ساڳي چارج ليول لاءِ 15-20 منٽن جي ضرورت آهي. بهرحال، ان لاءِ خاص هاءِ پاور چارجنگ انفراسٽرڪچر جي ضرورت آهي (400+ kW) وڏي پيماني تي دستياب ناهي، ۽ توانائي جي کثافت جي سزا جو مطلب آهي ته ليٿيم ٽائيٽيٽ گاڏين کي بيٽري وزن جي برابر حد تائين ننڍو هوندو.

ٽي عنصر ليتيم ٽائيٽيٽ جي حفاظت کي بهتر بڻائي ٿو: پهريون، 1.55V آپريٽنگ امڪاني ليتيم ڊينڊريٽ ٺهڻ کي روڪي ٿو جيڪو گريفائٽ انوڊس ۾ اندروني شارٽ سرڪٽ جو سبب بڻائيندو آهي. ٻيو، مواد هڪ مضبوط اليڪٽرولائيٽ انٽرفيس نه ٺاهيندو آهي جيڪو خارجي طور تي ختم ڪري سگهي ٿو. ٽيون، 270 درجا جي حرارتي رنڊڪ واري حد تمام گهڻي استعمال واري حالت جي درجه حرارت کان وڌي ٿي، ۽ صفر-اسٽريچر جو ڍانچو ميڪانياتي نقصان جي اثرن کان مزاحمت ڪري ٿو. اهي خاصيتون ليتيم ٽائيٽيٽ سيلز کي نيل جي دخول کي پاس ڪرڻ جي اجازت ڏين ٿا ۽ باهه يا ڌماڪي کان سواء ٽيسٽ کي کچلڻ.

Lithium Titanate

ليتيم ٽائيٽيٽ تي قبضو ڪيو ويو آهي هڪ بيان ڪيل پر توانائي اسٽوريج ۾ وڌندڙ جڳهه. ٽيڪنالاجي روايتي ليٿيم-آئن کي سمارٽ فونز يا ڊگھي-رينج گاڏين ۾ تبديل نه ڪندي جتي توانائي جي کثافت استعمال جي قابليت جو تعين ڪري ٿي. ان جي بدران، اهو ايپليڪيشنن کي خطاب ڪري ٿو جتي سائيڪل جي زندگي، حفاظت، تيز چارج، يا درجه حرارت رواداري کي گهٽ توانائي جي کثافت ۽ اعلي قيمتن کي قبول ڪرڻ جو جواز ڏئي ٿو.

واضح ترقي جي رفتار عوامي نقل و حمل ۾ ظاهر ٿئي ٿي، جتي موقعو چارج ڪرڻ جي اجازت ڏئي ٿي ننڍڙا بيٽري پيڪ جيڪي جزوي طور تي وزن جي سزا کي پورو ڪن ٿا، ۽ جتي بيٽري جي متبادل قيمت 12-15 سالن کان وڌيڪ گاڏين جي زندگين ۾ پائيدار ڪيمسٽري جي حق ۾ آهي. گرڊ اسٽوريج هڪ ٻي قدرتي فٽ جي نمائندگي ڪري ٿو، خاص طور تي فريڪوئنسي ريگيوليشن سروسز لاءِ جن کي ڏهاڪن کان وٺي هزارين روزاني گهٽي چڪر جي ضرورت هوندي آهي.

هائيبرڊ طريقن ۾ تازيون ترقيون واعدو ڏيکارين ٿيون-ليٿيم ٽائيٽيٽ انوڊس کي ڳنڍڻ سان اعليٰ-ظرفيت واري ڪيٿوڊس، يا ليتيم ٽائيٽينٽ استعمال ڪرڻ واري حد تائين-وڌايل گاڏيون جتي هڪ ننڍي بيٽري اڪثر ڪري ٿي. جيئن ته پيداواري اسڪيل ۽ قيمتون گهٽجي وينديون آهن، ڪيمسٽري اضافي خاص مارڪيٽن ۾ وڌي سگهي ٿي. ھاڻي لاءِ، ليتيم ٽائيٽنٽ ظاھر ڪري ٿو ته بھترين بيٽري ڪيمسٽري مڪمل طور تي ايپليڪيشن جي ضرورتن تي منحصر آھي بجاءِ سڀني استعمالن لاءِ ھڪڙي "بهترين" ٽيڪنالاجي جي پيروي ڪرڻ جي.