ما هو وضع تطوير تكنولوجيا بطاريات ليثيوم أيون أكسيد التيتانيوم محليًا ودوليًا؟

منذ تصنيع بطاريات الليثيوم أيون في عام 1991، أصبح الجرافيت مادة القطب السالب السائدة في البطاريات.تيتانات الليثيوم، كنوع جديد من مادة القطب السالب لبطاريات الليثيوم أيون، حظيت بالاهتمام في أواخر التسعينيات بسبب أدائها الممتاز.على سبيل المثال، يمكن لمواد تيتانات الليثيوم أن تحافظ على درجة عالية من الاستقرار في بنيتها البلورية أثناء إدخال وإزالة أيونات الليثيوم، مع الحد الأدنى من التغييرات في ثوابت الشبكة (تغير الحجم
تعمل مادة القطب الكهربائي "صفر سلالة" على إطالة عمر دورة بطاريات تيتانات الليثيوم بشكل كبير.يحتوي تيتانات الليثيوم على قناة نشر أيون الليثيوم ثلاثية الأبعاد فريدة من نوعها مع هيكل الإسبنيل، والذي يتميز بمزايا مثل خصائص الطاقة الممتازة والأداء الممتاز في درجات الحرارة العالية والمنخفضة.بالمقارنة مع مواد القطب السالب للكربون، فإن تيتانات الليثيوم لديها إمكانات أعلى (1.55 فولت أعلى من الليثيوم المعدني)، مما يؤدي إلى عدم تشكل الطبقة الصلبة والسائلة التي تنمو عادة على سطح المنحل بالكهرباء والقطب السالب للكربون على سطح تيتانات الليثيوم. .
والأهم من ذلك، أنه من الصعب أن تتشكل تشعبات الليثيوم على سطح تيتانات الليثيوم ضمن نطاق الجهد الكهربي للاستخدام العادي للبطارية.وهذا يلغي إلى حد كبير إمكانية حدوث دوائر قصيرة تتكون من تشعبات الليثيوم داخل البطارية.لذا فإن سلامة بطاريات الليثيوم أيون التي تحتوي على تيتانات الليثيوم كقطب سلبي هي الأعلى حاليًا بين جميع أنواع بطاريات الليثيوم أيون التي شاهدها المؤلف.
لقد سمع معظم المطلعين على الصناعة أن عمر دورة بطارية الليثيوم من تيتانات الليثيوم التي تحل محل الجرافيت كمادة القطب السالب يمكن أن يصل إلى عشرات الآلاف من المرات، وهو أعلى بكثير من بطاريات الليثيوم أيون التقليدية الشائعة، وسوف تموت بعد بضعة آلاف فقط من الدورات. .
نظرًا لحقيقة أن معظم المتخصصين في بطاريات الليثيوم أيون المحترفين لم يبدأوا أبدًا في صنع منتجات بطاريات تيتانات الليثيوم، أو قاموا بتصنيعها عدة مرات فقط وانتهى بهم الأمر على عجل عندما واجهوا صعوبات.لذلك لم يتمكنوا من الهدوء والتفكير مليًا في السبب الذي يجعل بطاريات الليثيوم أيون التقليدية المصنوعة بإتقان لا تكمل سوى عمر افتراضي يتراوح بين 1000 إلى 2000 دورة شحن وتفريغ؟
البطارية.jpg
هل يرجع السبب الأساسي لقصر عمر دورة بطاريات الليثيوم أيون التقليدية إلى أحد مكوناتها الأساسية – العبء المحرج للقطب السالب من الجرافيت؟بمجرد استبدال القطب السالب من الجرافيت بقطب سالب من تيتانات الليثيوم من نوع الإسبنيل، يمكن تدوير النظام الكيميائي لبطارية أيون الليثيوم المتطابقة بشكل أساسي عشرات الآلاف أو حتى مئات الآلاف من المرات.
بالإضافة إلى ذلك، عندما يتحدث الكثير من الناس عن كثافة الطاقة المنخفضة لبطاريات تيتانات الليثيوم، فإنهم يتجاهلون حقيقة بسيطة ولكنها مهمة: عمر الدورة الطويل للغاية، والسلامة غير العادية، وخصائص الطاقة الممتازة، والاقتصاد الجيد لبطاريات تيتانات الليثيوم.وستكون هذه الخصائص بمثابة حجر الزاوية المهم لصناعة تخزين طاقة الليثيوم أيون الناشئة على نطاق واسع.
في العقد الماضي أو نحو ذلك، ازدهرت الأبحاث المتعلقة بتكنولوجيا بطاريات تيتانات الليثيوم محليًا ودوليًا.يمكن تقسيم سلسلتها الصناعية إلى تحضير مواد تيتانات الليثيوم، وإنتاج بطاريات تيتانات الليثيوم، وتكامل أنظمة بطاريات تيتانات الليثيوم، وتطبيقاتها في أسواق السيارات الكهربائية وتخزين الطاقة.
1. مادة تيتانات الليثيوم
وعلى المستوى الدولي، هناك شركات رائدة في مجال البحث وتصنيع مواد تيتانات الليثيوم، مثل شركة Oti Nanotechnology من الولايات المتحدة، وشركة Ishihara Industries من اليابان، وشركة Johnson & Johnson من المملكة المتحدة.من بينها، تتمتع مادة تيتانات الليثيوم التي تنتجها شركة التيتانيوم الأمريكية بأداء ممتاز من حيث المعدل والسلامة وعمر الخدمة الطويل ودرجات الحرارة العالية والمنخفضة.ومع ذلك، نظرًا لطرق الإنتاج الطويلة والدقيقة للغاية، فإن تكلفة الإنتاج مرتفعة نسبيًا، مما يجعل من الصعب تسويقها وترويجها.