แบตเตอรี่ LTO คืออะไร? ข้อดี ข้อจำกัด และการเลือกรูปแบบเซลล์

แบตเตอรี่ลิเธียมไททาเนตมักจะเข้าสู่การอภิปรายโครงการเมื่อเซลล์ลิเธียมไอออนแบบเดิมเริ่มประสบปัญหา

รถนำทางอัตโนมัติอาจต้องชาร์จใหม่ในช่วงพักสั้นๆ แทนที่จะหยุดเป็นเวลาหลายชั่วโมง เครื่องจักรอุตสาหกรรมอาจมีรอบการชาร์จและคายประจุหลายรอบในแต่ละวัน แบตเตอรี่ที่ติดตั้งกลางแจ้งอาจต้องยอมรับการชาร์จที่ต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง ในสถานการณ์เหล่านี้ อายุการใช้งานของวงจร ความเร็วในการชาร์จ และประสิทธิภาพที่อุณหภูมิต่ำมีความสำคัญมากกว่าการจัดเก็บพลังงานในปริมาณสูงสุดในพื้นที่ที่เล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

นั่นคือจุดที่แบตเตอรี่ LTO มีประโยชน์

LTO ไม่ใช่คุณสมบัติทางเคมีที่ดีที่สุดสำหรับแบตเตอรี่ทุกก้อน ความหนาแน่นของพลังงานที่ต่ำกว่า แรงดันไฟฟ้าของเซลล์ที่ลดลง และต้นทุนเริ่มต้นที่สูงขึ้น ทำให้ไม่เหมาะสมกับผลิตภัณฑ์กระแสหลักจำนวนมาก อย่างไรก็ตาม ในการใช้งานที่เหมาะสม สามารถให้พลังงานสูง อายุการใช้งานที่ยาวนาน และการทำงานที่อุณหภูมิกว้างซึ่งทำได้ยากด้วยเซลล์ลิเธียมไอออนกราไฟท์-แอโนดทั่วไป

คู่มือนี้จะอธิบายวิธีการทำงานของแบตเตอรี่ LTO จุดที่มีข้อได้เปรียบอย่างแท้จริง ข้อจำกัดที่วิศวกรต้องพิจารณา และวิธีการเลือกระหว่างเซลล์ LTO แบบซอง ทรงปริซึม และทรงกระบอก

แบตเตอรี่ LTO คืออะไร?

LTO ย่อมาจากลิเธียมไททาเนตออกไซด์หรือที่เรียกว่าลิเธียมไทเทเนียมออกไซด์หรือลิเธียมไททาเนต โดยทั่วไปสูตรทางเคมีจะเขียนเป็น Li₄Ti₅O₁₂

แบตเตอรี่ LTO ยังคงเป็นแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบชาร์จไฟได้ประเภทหนึ่ง ความแตกต่างหลักพบได้ที่ขั้วลบ

เซลล์ลิเธียมไอออนทั่วไปส่วนใหญ่ใช้กราไฟท์เป็นวัสดุแอโนด เซลล์ LTO แทนที่กราไฟท์ด้วยลิเธียมไททาเนต อิเล็กโทรดขั้วบวกสามารถใช้วัสดุที่แตกต่างกัน รวมถึงลิเธียมแมงกานีสออกไซด์และสารเคมีที่ใช้ NMC ที่เลือก ดังนั้นแบตเตอรี่ LTO ทุกก้อนจะมีแรงดันไฟฟ้า ความหนาแน่นของพลังงาน หรือความสามารถในการใช้พลังงานไม่เท่ากันทุกประการ

เซลล์ LTO เชิงพาณิชย์โดยทั่วไปจะมีแรงดันไฟฟ้าประมาณ 2.3V ถึง 2.4V ขีดจำกัดการชาร์จและการคายประจุที่แน่นอนจะต้องนำมาจากเอกสารข้อมูลของเซลล์แต่ละเซลล์เสมอ

เหตุใด LTO Anode จึงเปลี่ยนประสิทธิภาพของแบตเตอรี่

ลิเธียมไททาเนตมีโครงสร้างผลึกสปิเนลที่เสถียร ในระหว่างการชาร์จและการคายประจุ ลิเธียมไอออนจะเข้าและออกจากโครงสร้างนี้โดยมีการเปลี่ยนแปลงปริมาตรขัดแตะน้อยมาก

ลักษณะการทำงานนี้มักถูกอธิบายว่าเป็นการแทรก 'zero-strain' ไม่ได้หมายความว่าเซลล์แบตเตอรี่ที่สมบูรณ์จะไม่สามารถเปลี่ยนความหนาหรือสร้างก๊าซได้ หมายความว่าวัสดุแอโนด LTO ผ่านการเคลื่อนที่ของโครงสร้างน้อยกว่าแอโนดกราไฟท์ทั่วไปในระหว่างการปั่นจักรยาน

ความเค้นเชิงกลที่ลดลงช่วยชะลอการเกิดรอยแตกร้าวและการสูญเสียวัสดุออกฤทธิ์ นี่เป็นหนึ่งในเหตุผลที่เซลล์ LTO ที่ออกแบบมาอย่างเหมาะสมสามารถมีวงจรชีวิตที่ยาวนานมากได้

ศักยภาพในการทำงานของขั้วบวก LTO ยังช่วยลดแนวโน้มที่ลิเธียมโลหะจะสะสมบนขั้วลบระหว่างการชาร์จอย่างรวดเร็วหรือการชาร์จที่อุณหภูมิต่ำ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงการยอมรับค่าใช้จ่ายและมีส่วนช่วยให้มีโปรไฟล์ด้านความปลอดภัยที่แข็งแกร่ง

ประสิทธิภาพที่แท้จริงยังคงขึ้นอยู่กับการออกแบบเซลล์ที่สมบูรณ์ รวมถึงแคโทด อิเล็กโทรไลต์ ตัวคั่น การโหลดอิเล็กโทรด คุณภาพการผลิต และสภาวะการทำงาน

ข้อดีหลักของแบตเตอรี่ LTO

วงจรชีวิตยาว

อายุการใช้งานของวงจรเป็นหนึ่งในข้อดีที่รู้จักกันดีที่สุดของแบตเตอรี่ลิเธียมไททาเนต

เซลล์ LTO ที่เลือกสามารถชาร์จและคายประจุได้หลายพันครั้ง และในบางกรณีอาจนับหมื่นก่อนที่จะถึงความจุที่หมดอายุการใช้งานตามที่ระบุไว้ สิ่งนี้ทำให้เคมีน่าสนใจสำหรับอุปกรณ์ที่หมุนเวียนหลายครั้งต่อวัน

อย่างไรก็ตาม ไม่ควรอ้างอิงอายุการใช้งานของวงจรโดยไม่มีเงื่อนไขการทดสอบ ตัวแปรที่สำคัญได้แก่:

• ความลึกของการปล่อย

• อัตราการชาร์จและการคายประจุ

• อุณหภูมิของเซลล์

• ขีดจำกัดแรงดันไฟฟ้าบนและล่าง

• ช่วงพัก

• ข้อกำหนดการรักษาความจุ

• การออกแบบและผลิตเซลล์

เซลล์ LTO กำลังสูงขนาดเล็กที่ทดสอบที่ระดับความลึกบางส่วนอาจให้ผลลัพธ์ที่แตกต่างอย่างมากจากเซลล์ประเภทพลังงานขนาดใหญ่ที่ทำงานที่ระดับความลึกเต็มที่ของการปล่อยประจุ

สำหรับโครงการจัดซื้อจัดจ้าง ให้เปรียบเทียบเงื่อนไขการทดสอบรอบ แทนที่จะเปรียบเทียบเฉพาะตัวเลขที่ใหญ่ที่สุดที่แสดงบนแผ่นข้อมูล

การชาร์จที่รวดเร็วและพลังงานสูง

เซลล์ LTO สามารถรับประจุได้ดีและมีความต้านทานภายในต่ำ รุ่นพลังงานสูงที่เลือกรองรับการชาร์จอย่างรวดเร็ว กระแสคายประจุสูง และการชาร์จแบบรีเจนเนอเรชั่นบ่อยครั้ง

คุณลักษณะเหล่านี้มีประโยชน์ในการใช้งานที่การหยุดทำงานมีราคาแพง AGV, รถบัสไฟฟ้า หรือหุ่นยนต์อุตสาหกรรมอาจถูกชาร์จระหว่างการหยุดทำงานสั้นๆ แทนที่จะต้องเชื่อมต่อกับเครื่องชาร์จเป็นเวลาหลายชั่วโมง

อัตราการชาร์จและการคายประจุยังคงเป็นเฉพาะรุ่น ไม่ถูกต้องที่จะสรุปว่าเซลล์ LTO ทุกเซลล์รองรับการชาร์จ 10C หรือการคายประจุ 20C เพียงเพราะใช้ลิเธียมไททาเนต

ก่อนที่จะเลือกเซลล์ ให้ยืนยัน:

• กระแสไฟชาร์จมาตรฐาน

• กระแสไฟชาร์จต่อเนื่องสูงสุด

• กระแสคายประจุต่อเนื่องสูงสุด

• กระแสพัลส์และระยะเวลาที่อนุญาต

• อุณหภูมิเพิ่มขึ้นภายใต้ภาระ

• แรงดันตกคร่อมกระแสที่ต้องการ

• ข้อจำกัดในการชาร์จที่อุณหภูมิต่ำ

การทำงานที่อุณหภูมิต่ำ

เซลล์ LTO ที่เลือกสามารถทำงานและรับประจุที่อุณหภูมิซึ่งเซลล์ลิเธียมไอออนกราไฟท์-แอโนดมาตรฐานต้องการความร้อนจากกระแสไฟหรือภายนอกที่ลดลง

สิ่งนี้มีคุณค่าสำหรับ:

• อุปกรณ์อุตสาหกรรมกลางแจ้ง

• โลจิสติกส์ห้องเย็น

• ระบบระดับความสูง

• อุปกรณ์รถไฟและการขนส่ง

• ระบบตรวจสอบระยะไกล

• อุปกรณ์ที่ใช้ในภูมิอากาศภาคเหนือ

ความสามารถที่อุณหภูมิต่ำยังต้องได้รับการตรวจสอบเซลล์ที่แน่นอน ผู้ผลิตอาจระบุการทำงานที่อุณหภูมิ -30°C สำหรับชุดผลิตภัณฑ์หนึ่งในขณะที่ตั้งค่าขีดจำกัดที่แตกต่างกันสำหรับอีกชุดหนึ่ง

ความจุ แรงดันไฟฟ้า และพลังงานที่มีอยู่จะลดลงเมื่ออุณหภูมิลดลง เซลล์ LTO ที่ยังคงทำงานที่อุณหภูมิ -30°C ไม่จำเป็นต้องให้ความจุหรือกระแสไฟฟ้าเท่าเดิมเหมือนกับที่ทำที่อุณหภูมิ 25°C

เสถียรภาพทางความร้อนที่แข็งแกร่ง

แอโนด LTO มีแนวโน้มที่จะชุบลิเธียมน้อยกว่า และไม่ได้อาศัยพฤติกรรมระหว่างเฟสของอิเล็กโทรไลต์โซลิดแบบทั่วไปเหมือนกับแอโนดกราไฟท์ สิ่งนี้สามารถลดความเสี่ยงของการเสื่อมสภาพภายในระหว่างการทำงานที่อัตราสูงและอุณหภูมิต่ำได้

เป็นผลให้เซลล์ LTO ที่ได้รับการออกแบบมาอย่างดีโดยทั่วไปมีเสถียรภาพทางความร้อนสูงและมีความเสี่ยงต่อการเกิดเพลิงไหม้ต่ำกว่าเซลล์ลิเธียมไอออนกราไฟท์-แอโนดพลังงานสูงจำนวนมาก

สิ่งนี้ไม่ควรอธิบายว่าเป็นความเสี่ยงเป็นศูนย์ แบตเตอรี่ LTO ยังคงมีพลังงานไฟฟ้าที่เก็บไว้ อิเล็กโทรไลต์ที่ติดไฟได้ และวัสดุออกฤทธิ์อื่นๆ การลัดวงจรภายใน การชาร์จที่ไม่ถูกต้อง ฉนวนที่เสียหาย การออกแบบบัสบาร์ที่ไม่ดี และการสร้างบรรจุภัณฑ์ที่ไม่เหมาะสม ยังคงสามารถสร้างสภาวะที่เป็นอันตรายได้

ระบบแบตเตอรี่ที่ปลอดภัยต้องมีเซลล์ที่ได้รับการตรวจสอบ มีการกำหนดค่า BMS อย่างถูกต้อง การหลอมรวมที่เหมาะสม การป้องกันทางกล การออกแบบทางความร้อน และการทดสอบบรรจุภัณฑ์สำเร็จรูป

ข้อจำกัดของแบตเตอรี่ LTO

ความหนาแน่นของพลังงานลดลง

ข้อเสียเปรียบหลักของ LTO คือความหนาแน่นของพลังงาน

โดยปกติเซลล์ LTO จะกักเก็บพลังงานต่อกิโลกรัมและต่อลิตรน้อยกว่าเซลล์ NMC หรือ LFP แบตเตอรี่ที่ออกแบบให้มีความจุกิโลวัตต์-ชั่วโมงเท่ากันโดยทั่วไปจะมีขนาดใหญ่กว่าและหนักกว่า

สิ่งนี้ทำให้ LTO น่าดึงดูดน้อยลงสำหรับ:

• รถยนต์ไฟฟ้าโดยสารระยะไกล

• ผลิตภัณฑ์พกพาน้ำหนักเบา

• โดรนและระบบการบินที่ทุกกรัมมีความสำคัญ

• เครื่องใช้ไฟฟ้าขนาดกะทัดรัด

• โปรเจ็กต์ที่รันไทม์สูงสุดต้องพอดีกับตู้ขนาดเล็กมาก

รูปแบบเซลล์สามารถลดโทษของบรรจุภัณฑ์บางส่วนได้ แต่ไม่สามารถขจัดข้อจำกัดความหนาแน่นพลังงานพื้นฐานของสารเคมีได้

แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดต่ำกว่า

เซลล์ LTO ส่วนใหญ่ทำงานที่แรงดันไฟฟ้าปกติประมาณ 2.3V ถึง 2.4V เทียบกับประมาณ 3.2V สำหรับ LFP และ 3.6V ถึง 3.7V สำหรับ NMC

ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีเซลล์ LTO มากขึ้นในอนุกรมเพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่เท่ากัน

ตัวอย่างเช่น ระบบ 48V ที่กำหนดอาจต้องใช้เซลล์ LTO ประมาณ 20 เซลล์ต่ออนุกรมกัน ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าของเซลล์ที่เลือกและช่วงแรงดันไฟฟ้าที่อุปกรณ์ยอมรับ การกำหนดค่าขั้นสุดท้ายต้องคำนวณจากแรงดันไฟฟ้าสูงสุด ระบุ และต่ำสุดของเซลล์ ไม่ใช่แค่จากแรงดันไฟฟ้าแพ็คที่จำหน่ายในตลาดเท่านั้น

จำนวนซีรีส์ที่สูงกว่ายังหมายถึง:

• การเชื่อมต่อบัสบาร์เพิ่มเติม

• ช่องตรวจจับแรงดันไฟฟ้าเพิ่มเติม

• BMS ที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับ LTO

• ให้ความสำคัญกับการปรับสมดุลของเซลล์มากขึ้น

• จุดเชื่อมต่อทางกลที่มีศักยภาพมากขึ้น

ต้นทุนเริ่มต้นที่สูงขึ้น

เซลล์ LTO มักจะมีต้นทุนการซื้อต่อกิโลวัตต์-ชั่วโมงสูงกว่าเซลล์ LFP ทั่วไป

เศรษฐศาสตร์เหมาะสมที่สุดเมื่อแอปพลิเคชันใช้ประโยชน์จาก:

• วันละหลายรอบ

• โอกาสในการชาร์จที่รวดเร็ว

• ลดความถี่ในการเปลี่ยน

• การทำงานที่อุณหภูมิต่ำ

• อินพุตและเอาต์พุตกำลังสูง

• ลดเวลาหยุดทำงานของอุปกรณ์

หากแบตเตอรี่แบบอยู่กับที่ดำเนินการรอบตื้นเพียงหนึ่งรอบต่อวัน และไม่มีข้อกำหนดการชาร์จหรืออุณหภูมิพิเศษ โซลูชัน LFP อาจให้ผลตอบแทนจากการลงทุนที่ดีกว่า

ห่วงโซ่อุปทานที่แคบลง

ตลาด LTO มีซัพพลายเออร์เซลล์ขนาดใหญ่น้อยกว่าและมีรุ่นมาตรฐานน้อยกว่าตลาด LFP และ NMC

เซลล์ที่เหมาะสมทางเทคนิคควรมีเส้นทางการจัดหาที่สมจริงสำหรับตัวอย่าง การผลิตนำร่อง และการสั่งซื้อซ้ำในอนาคต วิศวกรควรหลีกเลี่ยงการเสร็จสิ้นการออกแบบบรรจุภัณฑ์ทั้งหมดรอบๆ เซลล์ที่มีจำหน่ายเป็นชุดครั้งเดียวเท่านั้น

LTO กับ LFP กับ NMC

การเปรียบเทียบต่อไปนี้แสดงแนวโน้มทั่วไป ประสิทธิภาพจริงต้องได้รับการยืนยันจากแผ่นข้อมูลและผลการทดสอบของเซลล์ที่เลือก

พารามิเตอร์	LTO	LFP	NMC
แรงดันไฟฟ้าเซลล์ที่ระบุทั่วไป	2.3V–2.4V	ประมาณ 3.2V	ประมาณ 3.6V–3.7V
ความหนาแน่นของพลังงาน	ต่ำ	ปานกลาง	สูง
ศักยภาพของวงจรชีวิต	สูงมาก	สูง	ปานกลางถึงสูง
ความสามารถในการชาร์จอย่างรวดเร็ว	ยอดเยี่ยมสำหรับเซลล์ที่เลือก	ปานกลางถึงสูง	ขึ้นอยู่กับรุ่น
ความสามารถด้านพลังงานสูง	ยอดเยี่ยมสำหรับเซลล์ที่เลือก	ปานกลางถึงสูง	ปานกลางถึงสูง
การชาร์จที่อุณหภูมิต่ำ	แข็งแกร่งสำหรับเซลล์ที่เลือก	มักจะถูกจำกัด	มักจะถูกจำกัด
เสถียรภาพทางความร้อน	แข็งแกร่งมาก	แข็งแกร่ง	มีความต้องการมากขึ้น
ต้นทุนเริ่มต้นต่อ kWh	สูง	มักจะต่ำที่สุด	ปานกลางถึงสูง
เหมาะที่สุดกับ	ระบบรอบสูงและชาร์จเร็ว	การจัดเก็บและการเคลื่อนย้ายทั่วไป	ความคล่องตัวที่ไวต่อน้ำหนักและช่วง

ควรเลือกเคมีตามรอบการทำงานมากกว่าการเลือกเทคโนโลยีที่มีค่าสูงสุดในหมวดหมู่เดียว

LTO Pouch เทียบกับ Prismatic และ Cylindrical Cells

LTO อธิบายเคมีไฟฟ้า กระเป๋า ทรงปริซึม และทรงกระบอก อธิบายรูปแบบเซลล์ทางกายภาพ

เคมีของเซลล์และรูปแบบของเซลล์เป็นการตัดสินใจที่แยกจากกัน เซลล์ LTO สองเซลล์ที่มีรูปแบบต่างกันอาจมีคุณลักษณะทางกล ความร้อน และการประกอบที่แตกต่างกัน แม้ว่าแรงดันไฟฟ้าและความจุปกติจะใกล้เคียงกันก็ตาม

เซลล์ถุง LTO

เซลล์กระเป๋า LTO ใช้กล่องอะลูมิเนียม-พลาสติกเคลือบแทนกระป๋องโลหะแข็ง

ตู้น้ำหนักเบาช่วยลดวัสดุที่ไม่ใช้งาน รูปร่างแบนยังใช้พื้นที่ช่องใส่แบตเตอรี่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และมีพื้นผิวขนาดใหญ่สำหรับระบายความร้อนแบบสัมผัส

เซลล์กระเป๋า LTO รูปแบบขนาดใหญ่อาจทำให้โมดูลแบตเตอรี่ถูกสร้างขึ้นโดยมีเซลล์น้อยลงและมีกลุ่มขนานน้อยลง ซึ่งช่วยลดความซับซ้อนในการจับคู่เซลล์และลดจำนวนการเชื่อมต่อไฟฟ้า

เซลล์กระเป๋า LTO คุ้มค่าที่จะพิจารณาเมื่อโครงการต้องการ:

• กำลังสูงในพื้นที่ติดตั้งจำกัด

• จำนวนเซลล์ลดลง

• โครงสร้างโมดูลน้ำหนักเบา

• เซลล์แบบเรียบที่เหมาะสำหรับเค้าโครงโมดูลแบบกำหนดเอง

• หน้าสัมผัสพื้นผิวขนาดใหญ่เพื่อการจัดการระบายความร้อน

• ชาร์จเร็วและปั่นจักรยานบ่อยครั้ง

• รูปร่างตู้แบบกำหนดเอง

โครงสร้างกระเป๋าต้องมีการผสานรวมทางกลอย่างระมัดระวัง การออกแบบที่สมบูรณ์ควรรวมถึงการบีบอัดที่ควบคุมได้ ฉนวนไฟฟ้า การป้องกันการเจาะ การบรรเทาความเครียดรอบแท็บ และการรองรับการสั่นสะเทือนอย่างปลอดภัย

พฤติกรรม 'ความเครียดเป็นศูนย์' ของแอโนด LTO ไม่ได้ขจัดความจำเป็นในการออกแบบการบีบอัด เซลล์กระเป๋าที่สมบูรณ์อาจยังคงพบกับการเปลี่ยนแปลงความหนาตามปกติหรือการเกิดก๊าซอันเป็นผลมาจากอุณหภูมิ การเสื่อมสภาพ สภาวะแรงดันไฟฟ้า และพฤติกรรมของวัสดุเซลล์อื่นๆ

เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับ เหตุใดเซลล์กระเป๋าจึงต้องมีการบีบอัดในการออกแบบชุดแบตเตอรี่.

เซลล์ปริซึม LTO

เซลล์ LTO แบบแท่งปริซึมใช้โครงโลหะทรงสี่เหลี่ยมแข็ง รูปร่างสม่ำเสมอรองรับการจัดตำแหน่งโมดูลที่ตรงไปตรงมา และสามารถให้การป้องกันทางกลที่ดีขึ้นในระดับเซลล์แต่ละเซลล์

อาจเหมาะสำหรับ:

• ยานพาหนะอุตสาหกรรม

• ระบบราง

• โมดูลกำลังสูงแบบอยู่กับที่

• อุปกรณ์ที่มีช่องใส่แบตเตอรี่ทรงสี่เหลี่ยมขนาดใหญ่

• โครงการที่ให้ความสำคัญกับความแข็งแกร่งของโครงสร้าง

ข้อเสียได้แก่ น้ำหนักของตู้ที่เพิ่มขึ้น ขนาดคงที่ และตัวเลือกน้อยลงในการปรับเซลล์ให้เข้ากับพื้นที่ที่ไม่ปกติ

เซลล์แบบแท่งปริซึมไม่ใช่ตัวเลือกที่ปลอดภัยที่สุดหรือคงทนที่สุดโดยอัตโนมัติ การออกแบบขั้วต่อ ความต้านทานภายใน คุณภาพเซลล์ แรงดันในการติดตั้ง และความน่าเชื่อถือของบัสบาร์ยังคงมีความสำคัญ

เซลล์ทรงกระบอก LTO

เซลล์ LTO ทรงกระบอกมีเปลือกโลหะแข็งและมีโครงสร้างทรงกลมที่ได้มาตรฐาน โดยทั่วไปจะพิจารณาเป็นโมดูลกำลังสูง ระบบสตาร์ท แบตเตอรี่เครื่องเสียงรถยนต์ อุปกรณ์อุตสาหกรรม และชุดแบตเตอรี่ขนาดเล็ก

ข้อดี ได้แก่:

• การป้องกันทางกลที่แข็งแกร่งในระดับเซลล์

• ผู้ถือที่เป็นผู้ใหญ่และวิธีการประกอบ

• รูปร่างแพ็คที่ยืดหยุ่นผ่านการจัดเรียงเซลล์

• ความพร้อมใช้งานของรุ่นอัตราสูงที่เลือก

• เปลี่ยนขนาดเซลล์มาตรฐานได้ง่ายขึ้น

ข้อเสียเปรียบหลักคือการนับเซลล์ แพ็คความจุสูงอาจต้องใช้เซลล์ทรงกระบอกหลายเซลล์ขนานกัน ทำให้เกิดจุดเชื่อม ตัวจับยึด และเส้นทางการแบ่งปันกระแสไฟฟ้ามากขึ้น รูปร่างทรงกลมยังทำให้มีช่องว่างระหว่างเซลล์อีกด้วย

การเปรียบเทียบรูปแบบเซลล์

ปัจจัยการเลือก	กระเป๋า LTO	LTO ทรงกระบอก	LTO ปริซึม
ตู้เซลล์	ฟิล์มลามิเนต	กล่องโลหะทรงสี่เหลี่ยมแข็ง	กล่องโลหะทรงกลมแข็ง
การใช้พื้นที่แพ็ค	ยอดเยี่ยม	ดีในตู้ปกติ	ลดลงเนื่องจากช่องว่างของเซลล์
การป้องกันทางกล	จัดส่งเป็นแพ็คเป็นหลัก	โครงสร้างระดับเซลล์แข็งแรง	โครงสร้างระดับเซลล์แข็งแรง
จำนวนเซลล์โดยทั่วไป	ต่ำถึงปานกลาง	ต่ำถึงปานกลาง	ปานกลางถึงสูง
ความยืดหยุ่นของโมดูล	สูง	ปานกลาง	สูงผ่านการจัดเรียง
งานเชื่อมต่อ	การเชื่อมต่อขนาดใหญ่น้อยลง	การเชื่อมต่อขนาดใหญ่น้อยลง	การเชื่อมต่อขนาดเล็กมากขึ้น
ปัญหาการออกแบบที่สำคัญ	การป้องกันการบีบอัดและแท็บ	การติดตั้งและความเค้นของขั้วต่อ	การเชื่อมและการแชร์กระแส
โครงการที่เหมาะสม	โมดูลแบบกำหนดเองขนาดกะทัดรัด, AGV, การเคลื่อนย้ายด้วยไฟฟ้า	โมดูลอุตสาหกรรมและกล่องหุ้มปกติ	ชุดกำลังสูงที่ได้มาตรฐาน

เมื่อใดที่คุณควรเลือกเซลล์กระเป๋า LTO

เซลล์กระเป๋า LTO กลายเป็นตัวเลือกที่แข็งแกร่งเมื่อโครงการต้องการประสิทธิภาพของเคมี LTO แต่ไม่สามารถละเลยน้ำหนักและพื้นที่การติดตั้งได้

ตัวอย่างทั่วไปได้แก่:

• สกู๊ตเตอร์ไฟฟ้าและรถจักรยานยนต์ไฟฟ้าที่มีการชาร์จเร็วบ่อยครั้ง

• AGV และหุ่นยนต์คลังสินค้าที่เรียกเก็บเงินระหว่างงาน

• เครื่องจักรอุตสาหกรรมที่มีความต้องการกระแสไฟสูงสุดสูง

• ระบบรีเจนเนอเรชั่นที่ดูดซับกระแสไฟชาร์จสูงซ้ำๆ

• โมดูลแบตเตอรี่แบบกำหนดเองที่มีพื้นที่การติดตั้งแคบหรือไม่สม่ำเสมอ

• อุปกรณ์เคลื่อนที่ที่ทำงานในสภาพแวดล้อมที่เย็น

ไม่ควรเลือกเซลล์กระเป๋าเพียงเพราะมันเบากว่า ความจุ ความต้านทานภายใน อัตราการชาร์จ อัตราการคายประจุ ขนาด และการออกแบบแท็บต้องตรงกับระบบแบตเตอรี่ทั้งหมด

สิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาว่าเซลล์นั้นมีการออกแบบประเภทพลังงานหรือประเภทพลังงาน เซลล์กระเป๋า LTO ขนาด 10Ah สองเซลล์อาจมีกระแสและพฤติกรรมความร้อนที่อนุญาตแตกต่างกันมาก

Misen มีให้เลือกหลากหลาย เซลล์กระเป๋า LTO รวมถึงตัวเลือกสำหรับโครงการโมดูลแบตเตอรี่กำลังสูง ชาร์จเร็ว และแบบกำหนดเอง

ข้อกำหนดการออกแบบชุดแบตเตอรี่สำหรับเซลล์ LTO

คำนวณการกำหนดค่าซีรี่ส์อย่างถูกต้อง

อย่าแบ่งแรงดันไฟฟ้าของชุดเป้าหมายด้วยค่าสมมติ 2.4V และหยุดไว้ตรงนั้น

ยืนยัน:

• แรงดันประจุเซลล์สูงสุด

• แรงดันไฟฟ้าของเซลล์ที่กำหนด

• แรงดันไฟตัดจำหน่ายที่แนะนำ

• ช่วงแรงดันไฟฟ้าปฏิบัติการของอุปกรณ์

• แรงดันไฟขาออกของเครื่องชาร์จ

• แรงดันไฟฟ้าลดลงภายใต้โหลดสูงสุด

แบตเตอรี่ที่เสร็จแล้วจะต้องเข้ากันได้กับตัวควบคุมมอเตอร์ อินเวอร์เตอร์ หรือระบบไฟฟ้ากระแสตรงตั้งแต่การชาร์จเต็มไปจนถึงการชาร์จในสถานะต่ำ

ใช้ BMS ที่รองรับ LTO

ไม่ควรใช้ LFP หรือ NMC BMS เว้นแต่จะสามารถกำหนดค่าเกณฑ์แรงดันไฟฟ้าและซอฟต์แวร์ได้อย่างถูกต้องสำหรับเซลล์ LTO ที่เลือก

BMS ควรสนับสนุน:

• แก้ไขเกณฑ์การชาร์จเกินและการคายประจุเกิน

• ปรับสมดุลของเซลล์

• การชาร์จและการคายประจุการป้องกันกระแสเกิน

• ป้องกันการลัดวงจร

• การตรวจสอบอุณหภูมิ

• การวัดกระแสที่แม่นยำ

• การประมาณค่า SOC

• การสื่อสาร เช่น CAN, UART หรือ RS485 เมื่อจำเป็น

เนื่องจากเซลล์ LTO บางเซลล์มีเส้นโค้งแรงดันไฟฟ้าในการทำงานที่ค่อนข้างราบเรียบ แรงดันไฟฟ้าเพียงอย่างเดียวอาจไม่ให้ข้อมูล SOC ที่ถูกต้อง อาจจำเป็นต้องมีการนับคูลอมบ์และแบบจำลองตามเซลล์จริง

การออกแบบสำหรับกระแส ไม่ใช่แค่ความจุเท่านั้น

แบตเตอรี่ 20Ah ไม่รองรับทุกแอปพลิเคชัน 20Ah โดยอัตโนมัติ

หากชุดแบตเตอรี่ต้องส่งกระแสไฟ 200A เซลล์ บัสบาร์ สายเคเบิล ขั้วต่อ คอนแทคเตอร์ และฟิวส์ที่เลือกทั้งหมดจะต้องได้รับการประเมินที่กระแสไฟนั้น

การทดสอบที่สำคัญ ได้แก่ :

• ความต้านทานภายใน DC

• แรงดันไฟฟ้าตก

• อุณหภูมิจำหน่ายอย่างต่อเนื่อง

• ประสิทธิภาพการปล่อยพัลส์

• อุณหภูมิการชาร์จอย่างรวดเร็ว

• ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างเซลล์กับเซลล์

• ความต้านทานการเชื่อมต่อ

ตรวจสอบโครงสร้างทางกล

สำหรับการออกแบบเซลล์กระเป๋า โมดูลควรป้องกันการเคลื่อนไหวโดยไม่ต้องใช้แรงกดที่ไม่สามารถควบคุมได้

การออกแบบทางกลควรจัดให้มี:

• แม้แต่การบีบตัวของเซลล์

• แผ่นอัดฉนวน

• ไม่มีพื้นผิวสัมผัสที่แหลมคม

• พื้นที่สำหรับความคลาดเคลื่อนปกติและการเปลี่ยนแปลงความหนา

• การป้องกันรอบแท็บ

• การติดตั้งที่ทนต่อการสั่นสะเทือน

• การแยกไฟฟ้าออกจากตู้

เซลล์ทรงแท่งปริซึมและทรงกระบอกยังต้องมีการติดตั้งที่ปลอดภัยอีกด้วย กล่องเซลล์แบบแข็งไม่ได้ป้องกันความเสียหายจากบัสบาร์ที่หลวม ความเค้นที่ขั้วต่อ หรือการสั่นสะเทือนซ้ำๆ

ทดสอบตัวอย่างก่อนการผลิตตามปริมาณ

แผ่นข้อมูลเป็นจุดเริ่มต้นของการเลือกเซลล์ ไม่ใช่จุดสิ้นสุด

การทดสอบตัวอย่างควรจำลองสภาวะที่คาดหวังของโครงการ ซึ่งรวมถึง:

• ต้องการกระแสต่อเนื่องและจุดสูงสุด

• อัตราการชาร์จ

• การทำงานที่อุณหภูมิต่ำและสูง

• วิธีการทำความเย็นที่แท้จริง

• การบีบอัดทางกล

• การกำหนดค่าแบบอนุกรมและแบบขนาน

• รอบการทำงานรายวัน

หากโครงการจะย้ายไปยังการผลิตตามปริมาณ ซัพพลายเออร์ควรกำหนดการตรวจสอบขาเข้า การจับคู่เซลล์ การตรวจสอบย้อนกลับ และความแปรผันของแบทช์ที่ยอมรับได้

การใช้งานทั่วไปสำหรับแบตเตอรี่ LTO

ยานพาหนะนำทางอัตโนมัติและหุ่นยนต์

AGV และหุ่นยนต์อุตสาหกรรมมักจะดำเนินการหลายรอบบางส่วนต่อกะ การชาร์จอย่างรวดเร็วสามารถลดขนาดของแบตเตอรี่และทำให้อุปกรณ์ใช้งานได้นานขึ้น

รถโดยสารไฟฟ้าและยานพาหนะฟลีต

ยานพาหนะประจำทางสามารถชาร์จได้ที่อาคารผู้โดยสารหรือจุดจอดตามกำหนดเวลา LTO มีประโยชน์เมื่อการชาร์จอย่างรวดเร็วและกระแสไฟเบรกที่สร้างใหม่สูงมีค่ามากกว่าระยะการขับขี่สูงสุดต่อการชาร์จ

ระบบไฟฟ้าอุตสาหกรรม

เครน อุปกรณ์ท่าเรือ อุปกรณ์การทำเหมือง และเครื่องจักรการผลิตอาจต้องใช้กำลังสูง การหมุนเวียนบ่อยครั้ง และการทำงานที่อุณหภูมิต่ำที่เชื่อถือได้

การสนับสนุนกริดและการควบคุมความถี่

ระบบควบคุมความถี่ทำหน้าที่ชาร์จและคายประจุไฟฟ้าลัดวงจรหลายครั้ง LTO เหมาะสมเมื่อการตอบสนองกำลังและปริมาณงานของวงจรมีความสำคัญมากกว่าต้นทุนขั้นต่ำต่อกิโลวัตต์-ชั่วโมงที่เก็บไว้

อุปกรณ์การแพทย์และสำคัญ

เซลล์ LTO ที่เลือกจะใช้ในการใช้งานที่ต้องการอายุการใช้งานที่ยาวนานและโปรไฟล์ความปลอดภัยที่แข็งแกร่ง แบตเตอรี่ที่เสร็จแล้วจะต้องผ่านการทดสอบอุปกรณ์ทางการแพทย์ ไฟฟ้า และการขนส่งที่เกี่ยวข้องทั้งหมด

อุปกรณ์สภาพแวดล้อมเย็น

การตรวจสอบกลางแจ้ง ระบบราง อุปกรณ์ห้องเย็น และระบบอุตสาหกรรมระยะไกลจะได้รับประโยชน์จากการยอมรับประจุที่อุณหภูมิต่ำของ LTO ต้องตรวจสอบอุณหภูมิที่แน่นอนและกระแสไฟฟ้าที่อนุญาตสำหรับเซลล์ที่เลือก

ข้อมูลที่ต้องระบุเมื่อขอโซลูชันแบตเตอรี่ LTO

การสอบถาม LTO ที่เป็นประโยชน์ควรครอบคลุมมากกว่าแรงดันไฟฟ้าและความจุ

ให้ข้อมูลต่อไปนี้ทุกครั้งที่เป็นไปได้:

1. แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดที่ต้องการ

2. ความจุหรือพลังงานที่ต้องการ

3. แรงดันประจุสูงสุด

4. กระแสจำหน่ายอย่างต่อเนื่อง

5. กระแสและระยะเวลาการคายประจุสูงสุด

6. กระแสไฟชาร์จสูงสุด

7. ช่วงอุณหภูมิในการทำงาน

8. ขนาดการติดตั้งที่มีอยู่

9. น้ำหนักแบตเตอรี่สูงสุด

10. รอบที่คาดหวังต่อวัน

11. อายุการใช้งานที่ต้องการ

12. วิธีการทำความเย็น

13. ข้อกำหนดด้านการสื่อสาร

14. รับรองและตลาดปลายทาง

15. ต้นแบบและปริมาณการผลิต

รายละเอียดเหล่านี้ช่วยให้ซัพพลายเออร์พิจารณาว่า LTO เหมาะสมหรือไม่ และเซลล์แบบซอง ทรงปริซึม หรือทรงกระบอกเหมาะสมที่สุดหรือไม่

คำถามที่พบบ่อย

แบตเตอรี่ LTO ใช้งานได้นานเท่าใด?

ขึ้นอยู่กับรุ่นของเซลล์และสภาวะการทำงาน แบตเตอรี่ LTO อาจให้รอบหลายพันหรือหลายหมื่นรอบ ควรประเมินอายุการใช้งานของวงจรร่วมกับความลึกของการคายประจุ อัตราการชาร์จ อุณหภูมิ และความจุเมื่อสิ้นสุดอายุการใช้งานที่ระบุ

แบตเตอรี่ LTO สามารถชาร์จอย่างรวดเร็วได้หรือไม่?

เซลล์ LTO จำนวนมากรองรับการชาร์จได้เร็วกว่าเซลล์ลิเธียมไอออนกราไฟท์-แอโนดทั่วไป อัตราการชาร์จสูงสุดจะแตกต่างกันไปตามรุ่นและอุณหภูมิ ใช้กระแสไฟฟ้าที่ระบุของผู้ผลิตเซลล์และตรวจสอบการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิในโมดูลที่เสร็จสมบูรณ์

แบตเตอรี่ LTO กันไฟได้อย่างสมบูรณ์หรือไม่

ไม่ควรอธิบายว่าแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้สามารถกันไฟได้อย่างสมบูรณ์ LTO มีความเสถียรทางความร้อนสูง และโดยทั่วไปมีความเสี่ยงต่อการเกิดเพลิงไหม้ต่ำกว่าเคมีภัณฑ์ลิเธียมไอออนพลังงานสูงจำนวนมาก แต่ระบบที่สมบูรณ์ยังคงต้องใช้ BMS การหลอมรวม ฉนวน การป้องกันทางกล และการทดสอบที่เหมาะสม

แบตเตอรี่ LTO สามารถชาร์จต่ำกว่าจุดเยือกแข็งได้หรือไม่

เซลล์ LTO ที่เลือกสามารถรับประจุได้ต่ำกว่า 0°C และบางรุ่นระบุไว้สำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิต่ำถึง −30°C ขีดจำกัดปัจจุบันและความจุที่ใช้ได้ขึ้นอยู่กับเซลล์เฉพาะ ดังนั้นจึงต้องตรวจสอบแผ่นข้อมูลและผลการทดสอบตัวอย่าง

ความแตกต่างระหว่าง LTO และ LFP คืออะไร?

โดยทั่วไป LTO ให้การชาร์จที่เร็วกว่า มีอายุการใช้งานยาวนานกว่า และยอมรับการชาร์จที่อุณหภูมิต่ำได้ดีกว่า LFP ให้ความหนาแน่นของพลังงานที่สูงกว่า แรงดันไฟฟ้าเซลล์ที่ระบุที่สูงกว่า และต้นทุนต่อกิโลวัตต์-ชั่วโมงที่ต่ำกว่า โดยปกติแล้ว LFP จะเหมาะสำหรับการจัดเก็บพลังงานทั่วไปมากกว่า ในขณะที่ LTO มีประโยชน์ในการใช้งานที่มีอัตราการใช้ประโยชน์สูงและมีการชาร์จเร็ว

เซลล์กระเป๋า LTO ดีกว่าเซลล์ LTO ทรงกระบอกหรือไม่

ไม่มีรูปแบบใดที่ดีกว่าในระดับสากล เซลล์แบบถุงนำเสนอบรรจุภัณฑ์ที่มีประสิทธิภาพ จำนวนเซลล์ลดลง และโครงสร้างโมดูลน้ำหนักเบา เซลล์ทรงกระบอกมีโครงสร้างที่แข็งแรงแยกจากกัน ขนาดที่ได้มาตรฐาน และวิธีการประกอบที่สมบูรณ์ รูปแบบที่ถูกต้องขึ้นอยู่กับกระแส ขนาด ปริมาณการผลิต และข้อกำหนดทางกล

LTO เหมาะกับรถจักรยานยนต์ไฟฟ้าหรือไม่?

เหมาะสำหรับรถจักรยานยนต์ไฟฟ้าที่ต้องการกำลังสูง ชาร์จเร็วบ่อยครั้ง อายุการใช้งานยาวนาน หรือการทำงานที่อุณหภูมิต่ำ สำหรับรถจักรยานยนต์ระยะไกลที่น้ำหนักแบตเตอรี่และความหนาแน่นของพลังงานเป็นสิ่งสำคัญอันดับแรก เซลล์กระเป๋า NMC อาจเป็นตัวเลือกที่ดีกว่า

การเลือกเซลล์ LTO ที่เหมาะสม

ควรเลือกแบตเตอรี่ LTO เนื่องจากแอปพลิเคชันสามารถใช้จุดแข็งเฉพาะได้ ไม่ใช่เพียงเพราะให้จำนวนวงจรชีวิตที่น่าประทับใจ

เลือก LTO เมื่อการปั่นจักรยานบ่อยครั้ง การชาร์จอย่างรวดเร็ว การใช้พลังงานสูง หรือการทำงานที่อุณหภูมิต่ำ สามารถลดเวลาหยุดทำงานของอุปกรณ์และต้นทุนการเป็นเจ้าของทั้งหมดได้ พิจารณา LFP หรือ NMC เมื่อความหนาแน่นของพลังงาน น้ำหนักบรรจุภัณฑ์ขั้นต่ำ หรือต้นทุนเริ่มต้นมีความสำคัญมากกว่า

หลังจากเลือกเคมีแล้ว ให้เปรียบเทียบรูปแบบเซลล์ เซลล์กระเป๋า LTO มีประโยชน์อย่างยิ่งเมื่อโครงการต้องการจำนวนเซลล์ที่น้อยลง การใช้พื้นที่อย่างมีประสิทธิภาพ และโครงสร้างโมดูลที่ปรับแต่งเอง เซลล์ทรงแท่งปริซึมและทรงกระบอกยังคงมีคุณค่าเมื่อการออกแบบทางกลไก การกำหนดมาตรฐาน หรือข้อกำหนดเฉพาะที่มีอยู่ให้เหมาะสมยิ่งขึ้น

มิเซน ซัพพลาย เซลล์แบตเตอรี่ LTO ในกระเป๋า รูปแบบปริซึมและทรงกระบอก เราสามารถรองรับการเลือกเซลล์ การประเมินตัวอย่าง การจับคู่เซลล์ การเลือก BMS และโมดูลแบบกำหนดเองหรือการพัฒนาชุดแบตเตอรี่ โดยอิงตามข้อกำหนดด้านแรงดันไฟฟ้า ความจุ กระแสไฟ อุณหภูมิ และการติดตั้งของโครงการ

ส่งข้อกำหนดทางไฟฟ้าและขนาดช่องใส่แบตเตอรี่ที่มีอยู่ของคุณมาให้เราเพื่อเริ่มกระบวนการเลือกเซลล์