എന്താണ് ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ്?

ലിഥിയം, ടൈറ്റാനിയം, ഓക്സിജൻ എന്നിവ സംയോജിപ്പിക്കുന്ന ഒരു മിശ്രിത ഓക്സൈഡ് സംയുക്തമാണ് ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ്, സ്പൈനൽ ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനയുള്ള Li₄Ti₅O₁₂ എന്നാണ് സാധാരണയായി കാണപ്പെടുന്നത്. ഈ സെറാമിക് മെറ്റീരിയൽ പ്രാഥമികമായി പ്രത്യേക ലിഥിയം അയൺ ബാറ്ററികളിൽ ഒരു ആനോഡ് മെറ്റീരിയലായി വർത്തിക്കുന്നു, പരമ്പരാഗത ഗ്രാഫൈറ്റ് ആനോഡുകളെ അപേക്ഷിച്ച് കുറഞ്ഞ ഊർജ്ജ സാന്ദ്രത ഉണ്ടായിരുന്നിട്ടും അസാധാരണമായ സുരക്ഷയും സൈക്കിൾ ലൈഫും വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു.

ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് നിരവധി രാസരൂപങ്ങളിൽ നിലവിലുണ്ട്, എന്നാൽ സ്പൈനൽ വേരിയൻ്റ് Li₄Ti₅O₁₂ ബാറ്ററി ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ ആധിപത്യം പുലർത്തുന്നു. ലിഥിയം അയോണുകൾ ടെട്രാഹെഡ്രൽ 8a സൈറ്റുകൾ ഉൾക്കൊള്ളുന്ന, ടൈറ്റാനിയം അയോണുകൾ ഓക്‌സിജൻ ചട്ടക്കൂടിനുള്ളിൽ ഒക്‌റ്റാഹെഡ്രൽ 16d സൈറ്റുകൾ നിറയ്ക്കുന്ന ത്രിമാന ക്യൂബിക് ലാറ്റിസ് ഈ സംയുക്തത്തിൻ്റെ സവിശേഷതയാണ്. ഈ ക്രമീകരണം ഗവേഷകർ "പൂജ്യം-സ്‌ട്രെയിൻ" ഘടന-എന്ന് വിളിക്കുന്നത് സൃഷ്ടിക്കുന്നു, ചാർജിൻ്റെയും ഡിസ്‌ചാർജ് സൈക്കിളുകളുടെയും സമയത്ത് ലാറ്റിസിന് 1% വോളിയത്തിൽ കുറവ് മാത്രമേ അനുഭവപ്പെടൂ.

സ്‌പൈനൽ ഘടന ലിഥിയം അയോണുകളെ ടെട്രാഹെഡ്രൽ, ഒക്ടാഹെഡ്രൽ സൈറ്റുകൾക്കിടയിൽ ചാടി സ്‌ഫടികത്തിലൂടെ സഞ്ചരിക്കാൻ അനുവദിക്കുന്നു. ലിതിയേഷൻ സമയത്ത്, മെറ്റീരിയൽ Li₄Ti₅O₁₂ എന്നതിൽ നിന്ന് Li₇Ti₅O₁₂ ആയി മാറുന്നു, ഓരോ ഫോർമുല യൂണിറ്റിനും മൂന്ന് അധിക ലിഥിയം അയോണുകൾ ഉൾക്കൊള്ളുന്നു. ഗ്രാഫൈറ്റ് ആനോഡുകളുടെ സാധാരണ 0.1V നേക്കാൾ വളരെ കൂടുതലാണ്, ലിഥിയം ലോഹത്തിനെതിരെ ഏകദേശം 1.55V ലാണ് ഈ ഉൾപ്പെടുത്തൽ നടക്കുന്നത്.

മറ്റ് ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് രൂപങ്ങളിൽ ലിഥിയം മെറ്റാറ്റിറ്റനേറ്റ് (Li₂TiO₃), സെറാമിക്‌സിലും ന്യൂക്ലിയർ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിലും ഉപയോഗിക്കുന്ന 1,533 ഡിഗ്രിയിൽ കൂടുതലുള്ള ദ്രവണാങ്കമുള്ള വെളുത്ത പൊടി, റാംസ്‌ഡെലൈറ്റ് ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് (Li₂Ti₃O₇) എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു. ഓരോ വേരിയൻ്റിലും വ്യത്യസ്‌തമായ ടൈറ്റാനിയം-ലിഥിയം-അനുപാതങ്ങളും ക്രിസ്റ്റൽ ക്രമീകരണങ്ങളും ഉണ്ട്, അതിൻ്റെ ഫലമായി വ്യത്യസ്‌ത ഭൗതികവും ഇലക്‌ട്രോകെമിക്കൽ ഗുണങ്ങളുമുണ്ട്.

Lithium Titanate

ബാറ്ററി ആനോഡായി ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ, ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് പരമ്പരാഗത ഗ്രാഫൈറ്റിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു. പ്രാരംഭ സൈക്കിളുകളിൽ മെറ്റീരിയൽ ഒരു സോളിഡ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ഇൻ്റർഫേസ് (SEI) പാളി രൂപപ്പെടുത്തുന്നില്ല, കാരണം അതിൻ്റെ ഓപ്പറേറ്റിംഗ് വോൾട്ടേജ് 1.55V മിക്ക ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകളുടെയും ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ സ്റ്റെബിലിറ്റി വിൻഡോയിൽ ഇരിക്കുന്നു. സ്റ്റാൻഡേർഡ് ഗ്രാഫൈറ്റ് ആനോഡുകൾ 0V, ലിഥിയം എന്നിവയ്‌ക്ക് സമീപം പ്രവർത്തിക്കുന്നു, ഇത് ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റ് വിഘടനത്തിന് കാരണമാകുന്നു, ഇത് ഒരു സംരക്ഷിത എന്നാൽ പ്രതിരോധശേഷിയുള്ള SEI പാളിയായി മാറുന്നു.

ചാർജിംഗ് സമയത്ത്, ലിഥിയം അയോണുകൾ കാഥോഡിൽ നിന്ന് ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് വഴി മൈഗ്രേറ്റ് ചെയ്യുകയും ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് ആനോഡ് ഘടനയിലേക്ക് പരസ്പരം ബന്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. Li₄Ti₅O₁₂ ൻ്റെ നാനോക്രിസ്റ്റലിൻ രൂപം ഒരു ഗ്രാമിന് ഏകദേശം 100 ചതുരശ്ര മീറ്റർ ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം നൽകുന്നു. ഈ വികസിത ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം ഇലക്ട്രോണുകളെ വേഗത്തിൽ പ്രവേശിക്കാനും പുറത്തുകടക്കാനും പ്രാപ്തമാക്കുന്നു, ഫാസ്റ്റ് ചാർജിംഗ് നിരക്കുകളെ പിന്തുണയ്ക്കുന്നു.

റിവേഴ്‌സിബിൾ പ്രതികരണം ഇപ്രകാരമാണ്: Li₄Ti₅O₁₂ + 3Li⁺ + 3e⁻ ↔ Li₇Ti₅O₁₂. സൈദ്ധാന്തിക ശേഷി 175 mAh/g എത്തുന്നു, എന്നിരുന്നാലും പ്രായോഗിക നടപ്പാക്കലുകൾ 150-170 mAh/g കൈവരിക്കുന്നു. ഗ്രാഫൈറ്റ് 372 mAh/g ൽ ഉയർന്ന സൈദ്ധാന്തിക ശേഷി നൽകുമ്പോൾ, ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് ഉയർന്ന നിരക്ക് ശേഷിയും ദീർഘായുസ്സും വഴി നഷ്ടപരിഹാരം നൽകുന്നു.

ഗ്രാഫൈറ്റിനെ അപേക്ഷിച്ച് ടൈറ്റാനിയം ഓക്സൈഡിൻ്റെ ഉയർന്ന റെഡോക്സ് സാധ്യത ഒരു അന്തർലീനമായ സുരക്ഷാ നേട്ടം സൃഷ്ടിക്കുന്നു. ലിഥിയം ഡെൻഡ്രൈറ്റുകൾ-നീഡിൽ{2}ബാറ്ററി സെപ്പറേറ്ററുകളെ തുളച്ചുകയറാനും ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ടുകൾ ഉണ്ടാക്കാനും കഴിയുന്ന ലോഹഘടനകൾ പോലെയുള്ള-ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് പ്രതലങ്ങളിൽ അപൂർവ്വമായി രൂപം കൊള്ളുന്നു. പരമ്പരാഗത ആനോഡുകൾ തെർമൽ റൺവേ അപകടസാധ്യതയുള്ള ഉയർന്ന{5}}നിലവിലെ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് ഈ സുരക്ഷാ മാർജിൻ നിർണായകമാണെന്ന് തെളിയിക്കുന്നു.

ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് ബാറ്ററികൾ സൈക്കിൾ ലൈഫ് തെളിയിക്കുന്നു, അത് മറ്റ് ലിഥിയം{0}}അയൺ രസതന്ത്രങ്ങളെ കുള്ളനാക്കുന്നു. വാണിജ്യ സെല്ലുകൾ സ്ഥിരമായി 10,000 മുതൽ 30,000 വരെ പൂർണ്ണ ചാർജ്ജ്-ഡിസ്‌ചാർജ് സൈക്കിളുകൾ നേടുന്നു, ശേഷി ഒറിജിനലിൻ്റെ 80% ആയി കുറയും. തോഷിബയുടെ 2024-ലെ സ്‌പെസിഫിക്കേഷനുകൾ അവരുടെ ഉയർന്ന-പവർ SCiB സെല്ലുകൾക്ക് 10C നിരക്കിൽ 45,000 സൈക്കിളുകൾ അവകാശപ്പെടുന്നു. താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, പരമ്പരാഗത വസ്തുക്കൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന ലിഥിയം{15}}അയൺ ബാറ്ററികൾ സാധാരണയായി 2,000-3,000 സൈക്കിളുകൾ നിലനിൽക്കും.

ഈ ദീർഘായുസ്സ് പൂജ്യം{0}}സ്‌ട്രെയിൻ ഘടനയിൽ നിന്നാണ്. ലിതിയേഷൻ സമയത്ത് ഗ്രാഫൈറ്റ് ആനോഡുകൾ ഏകദേശം 10% വികസിക്കുന്നു, ഇത് മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദത്തിന് കാരണമാകുന്നു, ഇത് കണങ്ങളെ ശകലമാക്കുകയും ആവർത്തിച്ചുള്ള ചക്രങ്ങളിൽ ശേഷി കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ലിഥിയം ടൈറ്റാനേറ്റിൻ്റെ കുറഞ്ഞ അളവിലുള്ള മാറ്റം പതിനായിരക്കണക്കിന് സൈക്കിളുകൾക്ക് ശേഷവും ഘടനാപരമായ സമഗ്രത നിലനിർത്തുന്നു.

ഫാസ്റ്റ് ചാർജിംഗ് മറ്റൊരു നിർണായക സ്വഭാവത്തെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു. ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് ബാറ്ററികൾക്ക് കാര്യമായ അപചയമില്ലാതെ 6{7}}10 മിനിറ്റിനുള്ളിൽ 0% മുതൽ 80% വരെ ശേഷി ചാർജ് ചെയ്യാൻ കഴിയും. 2011-ലെ ചോങ്‌കിംഗ് ഇലക്ട്രിക് ബസ് ഫ്ലീറ്റ് ഈ കഴിവ് പ്രായോഗികമായി പ്രകടമാക്കി. തോഷിബയുടെ ഏറ്റവും പുതിയ ഹൈ-പവർ സെല്ലുകൾ 48C നിരക്കിൽ ഒരു മിനിറ്റിനുള്ളിൽ 80% വരെ ചാർജ് ചെയ്യുന്നു.

താപനില പ്രകടനം ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റിനെ ഇതര മാർഗങ്ങളിൽ നിന്ന് വേർതിരിക്കുന്നു. ഈ ബാറ്ററികൾ -40 ഡിഗ്രി മുതൽ 60 ഡിഗ്രി വരെ വിശ്വസനീയമായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു, അത്യധികമായ സാഹചര്യങ്ങളിൽ മറ്റ് രസതന്ത്രങ്ങളുടെ സാധാരണ വൈദ്യുതി നഷ്ടം കൂടാതെ. സ്ഥിരതയുള്ള സ്പൈനൽ ഘടന ഈ ശ്രേണിയിലുടനീളം അയോണിക് ചാലകത നിലനിർത്തുന്നു, ആർട്ടിക് ഇൻസ്റ്റാളേഷനുകൾ, ചൂടുള്ള കാലാവസ്ഥാ വാഹന പ്രയോഗങ്ങൾ, താപനില നിയന്ത്രണം ഭാരവും സങ്കീർണ്ണതയും വർദ്ധിപ്പിക്കുന്ന എയറോസ്പേസ് ഉപകരണങ്ങൾ എന്നിവയ്ക്ക് സാങ്കേതികവിദ്യ അനുയോജ്യമാക്കുന്നു.

ദുരുപയോഗ സാഹചര്യങ്ങളിൽ സുരക്ഷാ പ്രകടനം മറ്റ് ലിഥിയം{0}}അയോൺ തരങ്ങളെ മറികടക്കുന്നു. ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് കോശങ്ങൾ തീയോ സ്ഫോടനമോ ഇല്ലാതെ നഖം തുളച്ചുകയറൽ, ക്രഷ്, ഓവർചാർജ് ടെസ്റ്റുകൾ എന്നിവയിലൂടെ കടന്നുപോകുന്നു. മെറ്റീരിയലിൻ്റെ തെർമൽ റൺഅവേ ത്രെഷോൾഡ് ഏകദേശം 270 ഡിഗ്രിയിൽ ഇരിക്കുന്നു, പ്രവർത്തന താപനിലയേക്കാൾ വളരെ കൂടുതലാണ്, മറ്റ് രസതന്ത്രങ്ങളേക്കാൾ ഉയർന്നതാണ്. ഈ സുരക്ഷാ പ്രൊഫൈൽ ഒരു സെൽ പരാജയം കാസ്കേഡ് ചെയ്യാൻ സാധ്യതയുള്ള ഗ്രിഡ് സ്റ്റോറേജ് സൗകര്യങ്ങൾ പോലെയുള്ള വലിയ{5}}ഇൻസ്റ്റലേഷനുകൾക്ക് അത്യന്താപേക്ഷിതമാണെന്ന് തെളിയിക്കുന്നു.

ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട പോരായ്മ ഊർജ്ജ സാന്ദ്രതയാണ്. ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് ബാറ്ററികൾ 30-110 Wh/kg ഗ്രാവിമെട്രിക്കലായും 177 Wh/L വരെ വോള്യൂമെട്രിക് വഴിയും നൽകുന്നു. ഗ്രാഫൈറ്റ് ആനോഡുകളും നിക്കൽ{6}}മാംഗനീസ്-കോബാൾട്ട് കാഥോഡുകളും ഉപയോഗിക്കുന്ന പരമ്പരാഗത ലിഥിയം{5}}അയൺ ബാറ്ററികൾ 200-300 Wh/kg കൈവരിക്കുന്നു. ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് ബാറ്ററികൾ കൂടുതൽ ഇടം പിടിക്കുകയും തത്തുല്യമായ ഊർജ്ജ സംഭരണത്തിനായി കൂടുതൽ ഭാരം വഹിക്കുകയും ചെയ്യുന്നതാണ് ഈ മൂന്ന് മുതൽ പത്തിരട്ടി വരെയുള്ള ദോഷം.

കുറഞ്ഞ ഊർജ്ജ സാന്ദ്രത പ്രവർത്തന വോൾട്ടേജിലേക്ക് നേരിട്ട് കണ്ടെത്തുന്നു. ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് സെല്ലുകൾ 2.3-2.4V നോമിനൽ വോൾട്ടേജ് ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു, സാധാരണ ലിഥിയം-അയോണിന് 3.6-3.7V. ഈ വോൾട്ടേജ് നഷ്ടം-ഏകദേശം 1V{10}}പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നത് ഒരു യൂണിറ്റ് പിണ്ഡത്തിന് കുറഞ്ഞ ഊർജ്ജ സംഭരണത്തിലേക്ക് നേരിട്ട് വിവർത്തനം ചെയ്യുന്നു. കൺസ്യൂമർ ഇലക്‌ട്രോണിക്‌സ്, ലോംഗ് റേഞ്ച് ഇലക്‌ട്രിക് വാഹനങ്ങൾ തുടങ്ങിയ ഭാരവും വോളിയവും പ്രാധാന്യമുള്ള ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് സാധാരണയായി ഈ ട്രേഡ് ഓഫ് അംഗീകരിക്കാൻ കഴിയില്ല.

വ്യാപകമായ ദത്തെടുക്കലിന് ചെലവ് മറ്റൊരു തടസ്സം അവതരിപ്പിക്കുന്നു. ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് ബാറ്ററി സെല്ലുകളുടെ ശരാശരി ഒരു വാട്ട്{2}}മണിക്കൂറിന് ഏകദേശം $1.50 ആണ്, അതേസമയം ലിഥിയം അയേൺ ഫോസ്ഫേറ്റ് സെല്ലുകളുടെ വില ഒരു വാട്ട്-മണിക്കൂറിന് ഏകദേശം $0.40 ആണ്. വില പ്രീമിയം പല ഘടകങ്ങളിൽ നിന്നാണ് ഉണ്ടാകുന്നത്: സങ്കീർണ്ണമായ സിന്തസിസ് ആവശ്യകതകൾ, നിർമ്മാണ സമയത്ത് കൃത്യമായ ഈർപ്പം നിയന്ത്രണം, വിലകൂടിയ ടൈറ്റാനിയം{6}}അടിസ്ഥാനത്തിലുള്ള മുൻഗാമികൾ, മുഖ്യധാരാ രസതന്ത്രങ്ങളെ അപേക്ഷിച്ച് കുറഞ്ഞ ഉൽപ്പാദന അളവ്.

നിർമ്മാണ പ്രക്രിയയ്ക്ക് സൂക്ഷ്മമായ നിയന്ത്രണം ആവശ്യമാണ്. Li₄Ti₅O₁₂ സിൻ്ററിംഗിന് സിന്തസിസ് രീതിയെ ആശ്രയിച്ച് 600-850 ഡിഗ്രി താപനില ആവശ്യമാണ്, ഗ്രാഫൈറ്റ് ഇലക്ട്രോഡ് തയ്യാറാക്കുന്നതിനേക്കാൾ ദൈർഘ്യമേറിയ പ്രോസസ്സിംഗ് സമയം. താപനില നിയന്ത്രണം അപര്യാപ്തവും ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രകടനത്തെ തരംതാഴ്ത്തുന്നതും തെളിയിക്കുകയാണെങ്കിൽ അനറ്റേസ് അല്ലെങ്കിൽ റൂട്ടൈൽ TiO₂ ൻ്റെ അടയാളങ്ങൾ രൂപപ്പെടാം. ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള നാനോ ഘടനയുള്ള ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റിന് അത്യാധുനിക ഉൽപ്പാദന ഉപകരണങ്ങളും വൈദഗ്ധ്യവും ആവശ്യമാണ്.

ഇലക്‌ട്രിക് ബസുകൾ ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ ഏറ്റവും വലിയ വാണിജ്യ വിന്യാസത്തെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു. കെമിസ്ട്രിയുടെ ഫാസ്റ്റ് ചാർജിംഗ് കഴിവ് ബസ് സ്റ്റോപ്പുകളിൽ ചാർജിംഗ് അവസരമൊരുക്കുന്നു, ഭാരം പിഴ ഈടാക്കുന്ന ചെറിയ ബാറ്ററി പായ്ക്കുകൾ അനുവദിക്കുന്നു. ലണ്ടനിലെ റൈറ്റ്ബസിൻ്റെ ന്യൂ റൂട്ട്മാസ്റ്റർ ഡബിൾ{2}}ഉൾപ്പെടെ യൂറോപ്യൻ ഇലക്ട്രിക് ബസ് നിർമ്മാതാക്കൾക്ക് മൈക്രോവാസ്റ്റ് ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് ബാറ്ററികൾ വിതരണം ചെയ്യുന്നു, അവിടെ 1,000 യൂണിറ്റുകൾ 18 kWh ബാറ്ററി സംവിധാനത്തിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നു.

ഗ്രിഡ് എനർജി സ്റ്റോറേജ് സിസ്റ്റങ്ങൾ ഫ്രീക്വൻസി റെഗുലേഷനും അനുബന്ധ സേവനങ്ങൾക്കും ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് കൂടുതലായി വിന്യസിക്കുന്നു. ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് സാങ്കേതിക വിദ്യ ഉപയോഗിച്ച് 20 മെഗാവാട്ട്/5 മെഗാവാട്ട് ഊർജ്ജ സംഭരണ പ്ലാൻ്റ് അൽടെയർനാനോ നിർമ്മിച്ചു. ഈ ഇൻസ്റ്റാളേഷനുകൾ, ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് മികവ് പുലർത്തുന്ന സ്വഭാവസവിശേഷതകളേക്കാൾ പ്രതികരണ സമയത്തിനും സൈക്കിൾ ജീവിതത്തിനും മുൻഗണന നൽകുന്നു. ബാറ്ററികൾക്ക് ഗ്രിഡ് ഫ്രീക്വൻസി വ്യതിയാനങ്ങളോട് മില്ലിസെക്കൻഡിനുള്ളിൽ പ്രതികരിക്കാനും 30-40 വർഷത്തെ ദൈനംദിന സൈക്ലിംഗ് സഹിക്കാനും കഴിയും.

റെയിൽവേ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റിൻ്റെ താപനില സഹിഷ്ണുതയും സുരക്ഷയും പ്രയോജനപ്പെടുത്തുന്നു. Siemens Mireo Plus B ബാറ്ററി-ഇലക്‌ട്രിക് ട്രെയിനുകൾ 2024 ഏപ്രിലിൽ സേവനത്തിൽ പ്രവേശിച്ചു, 15-വർഷത്തെ പ്രതീക്ഷിത സേവന ജീവിതമുള്ള തോഷിബ ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് സെല്ലുകൾ. ബ്രിട്ടീഷ് റെയിൽ ക്ലാസ് 93 ട്രൈ-മോഡ് ലോക്കോമോട്ടീവുകൾ വൈദ്യുതീകരിക്കാത്ത ലൈൻ സെഗ്‌മെൻ്റുകളിൽ പ്രവർത്തിക്കാൻ ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് ബാറ്ററികൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ജപ്പാനിലെ N700S Shinkansen വൈദ്യുതി തടസ്സങ്ങൾ ഉണ്ടാകുമ്പോൾ അടിയന്തിര ലോ-സ്പീഡ് പ്രവർത്തനത്തിനുള്ള സാങ്കേതികവിദ്യ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ദ്രുതഗതിയിലുള്ള ചാർജിംഗ് അല്ലെങ്കിൽ അങ്ങേയറ്റത്തെ വിശ്വാസ്യത ആവശ്യമുള്ള പ്രത്യേക സന്ദർഭങ്ങളിൽ ഉപഭോക്തൃ ഇലക്ട്രോണിക്സ് ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് സ്വീകരിക്കുന്നു. Samsung-ൻ്റെ Galaxy Note സീരീസ് S-പെൻ സ്റ്റൈലസിൽ ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് ബാറ്ററികൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു, 40 സെക്കൻഡ് ചാർജിൽ നിന്ന് 10 മണിക്കൂർ സ്റ്റാൻഡ്‌ബൈ പ്രവർത്തനക്ഷമമാക്കുന്നു. ഊർജ്ജ സംഭരണ ശേഷിയും സേവന ജീവിതവും മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനായി സീക്കോ കൈനറ്റിക് വാച്ചുകൾ ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് ബാറ്ററികൾ ഉപയോഗിച്ച് കപ്പാസിറ്ററുകൾ മാറ്റി.

സുരക്ഷയും സൈക്കിൾ ജീവിതവും ഉയർന്ന ചിലവുകളെ ന്യായീകരിക്കുമ്പോൾ ഓട്ടോമേറ്റഡ് ഗൈഡഡ് വാഹനങ്ങൾ മുതൽ മൊബൈൽ മെഡിക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾ വരെയുള്ള വ്യാവസായിക ഉപകരണങ്ങൾ ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നു. ടെമ്പസ്റ്റ് കാലാവസ്ഥാ സ്റ്റേഷൻ സോളാർ പാനലുകൾ വഴി ചാർജ് ചെയ്ത 1,300 mAh ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് ബാറ്ററി ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഓരോ രണ്ടാഴ്ചയിലും 4 മണിക്കൂർ മാത്രം സൂര്യപ്രകാശം ആവശ്യമാണ്. മിലിട്ടറി, എയ്‌റോസ്‌പേസ് ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ തീവ്രമായ താപനിലയിലും അഗ്നി അപകടങ്ങളോടുള്ള പ്രതിരോധത്തിലും രസതന്ത്രത്തിൻ്റെ പ്രകടനത്തെ വിലമതിക്കുന്നു.

ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് എവിടെയാണെന്ന് മനസിലാക്കാൻ, അത് അറിയാൻ സഹായിക്കുന്നുലിഥിയം ബാറ്ററികൾ എന്തൊക്കെയാണ്പൊതുവെ-അവ വൈദ്യുതി ഊർജം സംഭരിക്കാനും പുറത്തുവിടാനും ഇലക്‌ട്രോഡുകൾക്കിടയിൽ ലിഥിയം അയോണുകളെ നീക്കുന്ന റീചാർജ് ചെയ്യാവുന്ന ഊർജ്ജ സംഭരണ ഉപകരണങ്ങളാണ്. ഈ ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററി കുടുംബത്തിൽ, ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് അതിൻ്റെ ആനോഡ് മെറ്റീരിയൽ നിർവചിച്ചിരിക്കുന്ന ഒരു സവിശേഷമായ സ്ഥാനം വഹിക്കുന്നു. മിക്ക ലിഥിയം ബാറ്ററികളും വിവിധ കാഥോഡുകൾ-ലിഥിയം അയേൺ ഫോസ്ഫേറ്റ് (LFP), നിക്കൽ-മാംഗനീസ്-കോബാൾട്ട് (NMC), അല്ലെങ്കിൽ ലിഥിയം കോബാൾട്ട് ഓക്സൈഡ് (LCO) എന്നിവയുമായി ജോടിയാക്കപ്പെട്ട ഗ്രാഫൈറ്റ് ആനോഡുകളാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്. ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് ബാറ്ററികൾ ലിഥിയം മാംഗനീസ് ഓക്സൈഡ് അല്ലെങ്കിൽ ലിഥിയം അയേൺ ഫോസ്ഫേറ്റ് കാഥോഡുകളുമായി സാധാരണയായി ജോടിയാക്കിയ ആനോഡായി Li₄Ti₅O₁₂ ഉപയോഗിച്ച് സ്വയം വേർതിരിച്ചെടുക്കുന്നു.

LFP ബാറ്ററികളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് 5{1}}10 മടങ്ങ് ദൈർഘ്യമുള്ള സൈക്കിൾ ലൈഫും മികച്ച തണുത്ത{2}}കാലാവസ്ഥാ പ്രകടനവും വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു, എന്നാൽ ഊർജ സാന്ദ്രതയുടെ മൂന്നിലൊന്ന് മുതൽ ഒന്നര വരെ മാത്രമേ നൽകൂ. LFP സെല്ലുകളുടെ വില ഏകദേശം $0.40/Wh, ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റിന് $1.50/Wh. രണ്ട് രസതന്ത്രങ്ങളും ഊർജ്ജ സാന്ദ്രതയ്ക്ക് മുകളിലുള്ള സുരക്ഷയ്ക്ക് ഊന്നൽ നൽകുന്നു, തീപിടുത്തം ഗുരുതരമായ പ്രത്യാഘാതങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കുന്ന ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കുള്ള ബദലുകളാക്കി മാറ്റുന്നു.

പരമാവധി റേഞ്ച് ആവശ്യമുള്ള ഇലക്ട്രിക് വാഹന ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ എൻഎംസി, എൻസിഎ ബാറ്ററികൾ ആധിപത്യം പുലർത്തുന്നു. ഈ രസതന്ത്രങ്ങൾ 200-250 Wh/kg-ഇരട്ട അല്ലെങ്കിൽ ട്രിപ്പിൾ ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റിൻ്റെ ഊർജ്ജ സാന്ദ്രത-300{11}}500 മൈൽ പരിധികൾ പ്രാപ്തമാക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, അവർ 1,000-2,000 തവണ മാത്രം സൈക്കിൾ ചവിട്ടി, കൂടുതൽ തെർമൽ റൺവേ അപകടസാധ്യതകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു. അർബൻ ഡെലിവറി ഫ്ളീറ്റുകൾ, സിറ്റി ബസുകൾ എന്നിവ പോലെയുള്ള, ഓരോ മൈലിനും ദീർഘകാല ചെലവും ഫാസ്റ്റ് ചാർജിംഗും മുൻഗണന നൽകുന്ന ഇലക്ട്രിക് വാഹനങ്ങൾ, പ്രവർത്തന ആനുകൂല്യങ്ങൾക്കായി ലിഥിയം ടൈറ്റാനേറ്റിൻ്റെ റേഞ്ച് പെനാൽറ്റി സ്വീകരിച്ചേക്കാം.

സോളിഡ്-സ്‌റ്റേറ്റ് ബാറ്ററികൾ, സോഡിയം{1}}അയോൺ സെല്ലുകൾ എന്നിവ പോലുള്ള ഉയർന്നുവരുന്ന സാങ്കേതികവിദ്യകൾക്കെതിരെ, ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് പ്രായപൂർത്തിയായതും വാണിജ്യപരമായി തെളിയിക്കപ്പെട്ടതുമായ സാങ്കേതികവിദ്യയെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു. സോളിഡ്-സ്‌റ്റേറ്റ് ബാറ്ററികൾ ഉയർന്ന ഊർജ സാന്ദ്രതയും സുരക്ഷയും വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നുവെങ്കിലും നിർമ്മാണ വെല്ലുവിളികളോടെ-വ്യാവസായിക വികസനത്തിന് മുമ്പുള്ള വികസനത്തിൽ തുടരുന്നു. സോഡിയം-അയൺ ബാറ്ററികൾ കുറഞ്ഞ വസ്തു ചെലവ് വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു, എന്നാൽ കുറഞ്ഞ സൈക്കിൾ ലൈഫ് ഉള്ള ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റിന് സമാനമായ ഊർജ്ജ സാന്ദ്രത. 2025-2033 ലെ മാർക്കറ്റ് പ്രവചനങ്ങൾ ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് പ്രത്യേക മാർക്കറ്റ് സെഗ്‌മെൻ്റുകൾ പരിപാലിക്കുന്നു, അതേസമയം പുതിയ സാങ്കേതികവിദ്യകൾ മാസ്-മാർക്കറ്റ് ആപ്ലിക്കേഷനുകളെ അഭിസംബോധന ചെയ്യുന്നു.

Lithium Titanate

ഒന്നിലധികം മാർക്കറ്റ് റിസർച്ച് സ്ഥാപനങ്ങൾ പ്രകാരം 2024-ൽ ആഗോള ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് ബാറ്ററി വിപണി $75.61-80.65 ബില്യണിലെത്തി, 2033-2034-ഓടെ പ്രവചനങ്ങൾ $237-308 ബില്യൺ വരെയാണ്. ഇത് 10-14.4% സംയുക്ത വാർഷിക വളർച്ചാ നിരക്കിനെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു, പ്രാഥമികമായി ഇലക്ട്രിക് വാഹനങ്ങൾ സ്വീകരിക്കൽ, ഗ്രിഡ് സ്റ്റോറേജ് വിപുലീകരണം, ഫാസ്റ്റ് ചാർജിംഗ് ഇൻഫ്രാസ്ട്രക്ചറിനുള്ള ആവശ്യം എന്നിവയാൽ നയിക്കപ്പെടുന്നു.

ഏഷ്യ-ഉൽപാദനത്തിലും ഉപഭോഗത്തിലും ആധിപത്യം പുലർത്തുന്നത് പസഫിക്കാണ്, 2024-ലെ ആഗോള ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് ബാറ്ററി ഡിമാൻഡിൻ്റെ ഏകദേശം 60% വരും. ചൈനയുടെ 14-ാം പഞ്ചവത്സര പദ്ധതി-2020-2025 മുതൽ 50% പുനരുപയോഗ ഊർജ ഉൽപ്പാദന വളർച്ചയാണ് ലക്ഷ്യമിടുന്നത്, ഗ്രിഡ് സംഭരണത്തിൽ സാമ്പത്തിക നേട്ടം വർധിപ്പിക്കുന്നതാണ് ലിഥിയം നിക്ഷേപം. 20-30 വർഷത്തെ പ്രോജക്റ്റ് ആയുസ്സ്. തോഷിബയുടെ SCiB സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ ആസ്ഥാനമായ ജപ്പാൻ, റെയിൽ ഗതാഗതത്തിലും വ്യാവസായിക ആപ്ലിക്കേഷനുകളിലും ശക്തമായ ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് ദത്തെടുക്കൽ നിലനിർത്തുന്നു.

വടക്കേ അമേരിക്ക ഏകദേശം 36% വിപണി വിഹിതം കൈവശം വച്ചിട്ടുണ്ട്, അൾട്ടേർനാനോയെപ്പോലുള്ള സ്ഥാപിത നിർമ്മാതാക്കളും ഗ്രിനെർജി പോലുള്ള വളർന്നുവരുന്ന കളിക്കാരും ഉൽപ്പാദന ശേഷി വികസിപ്പിക്കുന്നു. നൂതന ബാറ്ററി സാങ്കേതികവിദ്യകൾക്കായുള്ള യുഎസ് ഊർജ്ജ വകുപ്പിൻ്റെ $258 ദശലക്ഷം നിക്ഷേപത്തിൽ പരമ്പരാഗത ലിഥിയം{5}}അയോൺ അപര്യാപ്തമാണെന്ന് തെളിയിക്കുന്ന പ്രത്യേക ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായുള്ള ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് വികസനം ഉൾപ്പെടുന്നു.

പ്രധാന നിർമ്മാതാക്കളിൽ തോഷിബ (എസ്‌സിഐബി ബ്രാൻഡ്), അൾടെയർനാനോ (നാനോസേഫ്), മൈക്രോവാസ്റ്റ് (എൽപിടിഒ), ലെക്ലാഞ്ചെ (ടിബോക്സ്), ഗ്രീ ഇലക്ട്രിക് ഏറ്റെടുത്ത യിൻലോംഗ് ബാറ്ററി ടെക്നോളജി ഉൾപ്പെടെയുള്ള ചൈനീസ് നിർമ്മാതാക്കൾ എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു. അടിസ്ഥാന രസതന്ത്ര മാറ്റങ്ങളേക്കാൾ പ്രോസസ് ഒപ്റ്റിമൈസേഷനിലൂടെയും സാമ്പത്തിക സ്കെയിലിലൂടെയും ചെലവ് കുറയ്ക്കുന്നതിലാണ് ഉൽപാദന ശേഷി വിപുലീകരണം ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നത്.

ലിഥിയം ടൈറ്റാനേറ്റിൻ്റെ പ്രാഥമിക പരിമിതികൾ പരിഹരിക്കുന്നതിന് ഗവേഷണ ദിശകൾ ഊന്നിപ്പറയുന്നു. ലോകമെമ്പാടുമുള്ള ടീമുകൾ ചാലകതയും ശേഷിയും വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് നിയോബിയം, മഗ്നീഷ്യം അല്ലെങ്കിൽ മറ്റ് ഘടകങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് ഉത്തേജക മരുന്ന് കഴിക്കുന്നത് അന്വേഷിക്കുന്നു. കാർബൺ കോട്ടിംഗും നാനോസ്ട്രക്ചറിംഗും ഉൾപ്പെടെയുള്ള ഉപരിതല പരിഷ്കാരങ്ങൾ നിരക്ക് പ്രകടനം മെച്ചപ്പെടുത്താൻ ലക്ഷ്യമിടുന്നു. ഓവർലിതിയേഷൻ തന്ത്രങ്ങൾ Li₇Ti₅O₁₂ എന്നതിനപ്പുറം സൈക്ലിംഗ് പര്യവേക്ഷണം ചെയ്ത് അധിക ശേഷി പിടിച്ചെടുക്കുന്നു, എന്നിരുന്നാലും ഇത് പൂജ്യത്തിൻ്റെ-സ്‌ട്രെയിൻ നേട്ടത്തെ അപഹരിക്കുന്നു.

ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് ഉൽപ്പാദനം സാധാരണയായി സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് അല്ലെങ്കിൽ ലിക്വിഡ്{1}}സംസ്ഥാന സിന്തസിസ് റൂട്ടുകൾ പിന്തുടരുന്നു, ഓരോന്നിനും വ്യതിരിക്തമായ ഗുണങ്ങളുണ്ട്. പരമ്പരാഗത ഉയർന്ന-താപനില ഖര-സംസ്ഥാന രീതി ലിഥിയം കാർബണേറ്റും (Li₂CO₃) ടൈറ്റാനിയം ഡയോക്‌സൈഡും (TiO₂) സ്റ്റോയ്‌ചിയോമെട്രിക് അനുപാതത്തിൽ കലർത്തുന്നു, തുടർന്ന് മിശ്രിതത്തെ 700-850 ഡിഗ്രിയിൽ 10-24 മണിക്കൂർ കണക്കാക്കുന്നു. ഈ സമീപനം ലളിതവും അളക്കാവുന്നതുമാണ്, എന്നാൽ താഴ്ന്ന ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണമുള്ള താരതമ്യേന വലിയ കണങ്ങളെ (500nm-5μm) ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു.

സോൾ-ജെൽ രീതികൾ കണികാ വലിപ്പത്തിലും രൂപഘടനയിലും മികച്ച നിയന്ത്രണം നൽകുന്നു. ഗവേഷകർ ടെട്രാബ്യൂട്ടൈൽ ടൈറ്റനേറ്റ് പോലെയുള്ള ടൈറ്റാനിയം ആൽകോക്സൈഡുകളെ ലിഥിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡിനൊപ്പം ഓർഗാനിക് ലായകങ്ങളിൽ ലയിപ്പിക്കുന്നു, തുടർന്ന് ജെൽ, കാൽസൈൻ എന്നിവ 600-800 ഡിഗ്രിയിൽ . തത്ഫലമായുണ്ടാകുന്ന ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ്, 200nm-ൽ താഴെയുള്ള കണികാ വലിപ്പവും 100 m²/g ലേക്ക് അടുക്കുന്ന ഉയർന്ന ഉപരിതല പ്രദേശങ്ങളും ഫാസ്റ്റ് ചാർജിംഗ് സാധ്യമാക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, സോൾ-ജെൽ പ്രക്രിയകൾക്ക് സൂക്ഷ്മമായ ഈർപ്പം നിയന്ത്രണം ആവശ്യമാണ്, സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് സിന്തസിസിനെക്കാൾ ചെലവേറിയതാണെന്ന് തെളിയിക്കുന്നു.

ജലവൈദ്യുത സംശ്ലേഷണം താരതമ്യേന കുറഞ്ഞ താപനിലയിൽ (120-200 ഡിഗ്രി ) ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു, സമ്മർദ്ദം ചെലുത്തിയ ജലീയ ലായനികളിൽ മുൻഗാമികളെ പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുന്നു. ഈ രീതി അദ്വിതീയ രൂപഘടനകളുള്ള നാനോട്യൂബുകളും നാനോവയറുകളും സൃഷ്ടിക്കുന്നു, പക്ഷേ പ്രത്യേക ഉയർന്ന മർദ്ദമുള്ള ഉപകരണങ്ങൾ ആവശ്യമാണ്, കൂടാതെ സംസ്കരണം ആവശ്യപ്പെടുന്ന ദ്രാവക മാലിന്യ പ്രവാഹങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു.

ഉരുകിയ ഉപ്പ് രീതി 500-700 ഡിഗ്രിയിൽ കുറഞ്ഞ-ഉരുകി ഉപ്പ് ബാത്ത് (സാധാരണ LiCl-KCl മിശ്രിതങ്ങൾ) റിയാക്‌ടൻ്റുകളെ താൽക്കാലികമായി നിർത്തുന്നു. ദ്രവ മാധ്യമം ദ്രുതഗതിയിലുള്ള അയോൺ വ്യാപനത്തെ സുഗമമാക്കുന്നു, നല്ല ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ ഗുണങ്ങളുള്ള ഉയർന്ന ക്രിസ്റ്റലിൻ ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു. പരമ്പരാഗത സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് റൂട്ടുകളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ ഊർജ്ജം-കാര്യക്ഷമമാണെങ്കിലും, ഉരുകിയ ഉപ്പ് രീതികൾക്ക് ഉപ്പ് വീണ്ടെടുക്കലും റീസൈക്ലിംഗ് സംവിധാനവും ആവശ്യമാണ്.

നിർമ്മാണ സമയത്ത് ഗുണനിലവാര നിയന്ത്രണം നിർണായകമാണെന്ന് തെളിയിക്കുന്നു. X-റേ ഡിഫ്രാക്ഷൻ ഘട്ടം പരിശുദ്ധി സ്ഥിരീകരിക്കുന്നു, കാരണം അനറ്റേസിൻ്റെയോ റൂട്ടൈലിൻ്റെയോ അളവ് TiO₂ പ്രകടനത്തെ കുറയ്ക്കുന്നു. കണികാ വലിപ്പം വിതരണം ഇലക്‌ട്രോഡ് പ്രോസസ്സിംഗിനെയും ബാറ്ററി പ്രകടനത്തെയും ബാധിക്കുന്നു-വളരെ വലുതും ചാലകതയെ ബാധിക്കുന്നു, വളരെ ചെറുതും കണികകൾ കൂടിച്ചേരുന്നതുമാണ്. സെൽ അസംബ്ലി സമയത്ത് ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ഡീഗ്രേഡേഷൻ തടയാൻ ഈർപ്പത്തിൻ്റെ അളവ് 100 പിപിഎമ്മിൽ താഴെയായിരിക്കണം.

ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് ബാറ്ററികൾ സാധാരണയായി 80% ശേഷിയിൽ എത്തുന്നതിന് മുമ്പ് 10,000 മുതൽ 30,000 വരെ ഫുൾ ചാർജ്{4}}ഡിസ്‌ചാർജ് സൈക്കിളുകൾ നേടുന്നു, ചില ഉയർന്ന{6}}പവർ വേരിയൻ്റുകൾ 45,000 സൈക്കിളുകൾക്കായി റേറ്റുചെയ്തിരിക്കുന്നു. സാധാരണ ലിഥിയം{10}}ഗ്രാഫൈറ്റ് ആനോഡുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന അയോൺ ബാറ്ററികൾ സമാന അവസ്ഥകളിൽ 2,000-3,000 സൈക്കിളുകൾ നീണ്ടുനിൽക്കും. ഈ 5-15x ദീർഘായുസ്സ് പ്രയോജനം, പരമ്പരാഗത ലിഥിയം-അയോണിന് 5-8 വർഷവുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, ദൈനംദിന സൈക്ലിംഗ് ഉള്ള ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ 20-30 വർഷത്തെ പ്രവർത്തന ആയുസ്സായി വിവർത്തനം ചെയ്യുന്നു.

ഊർജ സാന്ദ്രതയുടെ പോരായ്മ പോർട്ടബിൾ കൺസ്യൂമർ ഇലക്ട്രോണിക്‌സിന് ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റിനെ അപ്രായോഗികമാക്കുന്നു. ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു സ്മാർട്ട്‌ഫോൺ ബാറ്ററി തത്തുല്യമായ റൺടൈം നൽകുന്നതിന് നിലവിലെ ഡിസൈനുകളേക്കാൾ 2-3 മടങ്ങ് വലുതും ഭാരമുള്ളതുമായിരിക്കും. ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് ഓഫറുകൾ നൽകുന്ന ഫാസ്റ്റ് ചാർജിംഗ്, ദീർഘായുസ്സ് എന്നിവയെക്കാൾ ഉപഭോക്താക്കൾ ഉപകരണത്തിൻ്റെ വലുപ്പത്തിനും ഭാരത്തിനും മുൻഗണന നൽകുന്നു. ഉയർന്ന ചെലവ് വില സെൻസിറ്റീവ് ഉപഭോക്തൃ വിപണികളിൽ ദത്തെടുക്കലിനെ കൂടുതൽ നിരുത്സാഹപ്പെടുത്തുന്നു.

അതെ, ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് ബാറ്ററികൾ ശരിയായി രൂപകൽപ്പന ചെയ്യുമ്പോൾ നിലവിലുള്ള ടെസ്‌ല സൂപ്പർചാർജറുകളേക്കാൾ വളരെ വേഗത്തിൽ ചാർജ് ചെയ്യാൻ കഴിയും. തോഷിബയുടെ ഏറ്റവും പുതിയ സെല്ലുകൾ പവർ ലെവലിനെ ആശ്രയിച്ച് 1-6 മിനിറ്റിനുള്ളിൽ 80% വരെ ചാർജ് ചെയ്യുന്നു, അതേസമയം ടെസ്‌ല സൂപ്പർചാർജറുകൾക്ക് സമാനമായ ചാർജ് നിലകൾക്ക് 15-20 മിനിറ്റ് ആവശ്യമാണ്. എന്നിരുന്നാലും, ഇതിന് സ്പെഷ്യലൈസ്ഡ് ഹൈ-പവർ ചാർജിംഗ് ഇൻഫ്രാസ്ട്രക്ചർ (400+ kW) ആവശ്യമുണ്ട്.

മൂന്ന് ഘടകങ്ങൾ ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് സുരക്ഷ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു: ആദ്യം, 1.55V പ്രവർത്തന സാധ്യത ഗ്രാഫൈറ്റ് ആനോഡുകളിൽ ആന്തരിക ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ടുകൾക്ക് കാരണമാകുന്ന ലിഥിയം ഡെൻഡ്രൈറ്റ് രൂപവത്കരണത്തെ തടയുന്നു. രണ്ടാമതായി, മെറ്റീരിയൽ ഒരു സോളിഡ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ഇൻ്റർഫേസ് ഉണ്ടാക്കുന്നില്ല, അത് എക്സോഥെർമിക് ആയി വിഘടിപ്പിക്കാൻ കഴിയും. മൂന്നാമതായി, 270 ഡിഗ്രിയിലെ തെർമൽ റൺവേ ത്രെഷോൾഡ് ദുരുപയോഗം ചെയ്യുന്ന അവസ്ഥയിലെ താപനിലയേക്കാൾ കൂടുതലാണ്, കൂടാതെ സീറോ-സ്‌ട്രെയിൻ ഘടന ആഘാതങ്ങളിൽ നിന്നുള്ള മെക്കാനിക്കൽ നാശത്തെ പ്രതിരോധിക്കുന്നു. ഈ സ്വഭാവസവിശേഷതകൾ ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് കോശങ്ങളെ തീയോ സ്ഫോടനമോ ഇല്ലാതെ നഖം തുളച്ചുകയറുന്നതിനും ക്രഷ് ടെസ്റ്റുകൾ നടത്തുന്നതിനും അനുവദിക്കുന്നു.

Lithium Titanate

ഊർജ സംഭരണത്തിൽ ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് നിർവചിക്കപ്പെട്ടതും എന്നാൽ വളർന്നുകൊണ്ടിരിക്കുന്നതുമായ ഒരു സ്ഥാനമാണ്. ഊർജ സാന്ദ്രത ഉപയോഗക്ഷമത നിർണ്ണയിക്കുന്ന സ്‌മാർട്ട്‌ഫോണുകളിലോ ദീർഘദൂര{2}}വാഹനങ്ങളിലോ പരമ്പരാഗത ലിഥിയം{1}}അയോണിനെ സാങ്കേതികവിദ്യ മാറ്റിസ്ഥാപിക്കില്ല. പകരം, സൈക്കിൾ ലൈഫ്, സുരക്ഷ, ഫാസ്റ്റ് ചാർജിംഗ് അല്ലെങ്കിൽ താപനില സഹിഷ്ണുത എന്നിവ കുറഞ്ഞ ഊർജ്ജ സാന്ദ്രതയും ഉയർന്ന ചെലവും സ്വീകരിക്കുന്നതിനെ ന്യായീകരിക്കുന്ന ആപ്ലിക്കേഷനുകളെ ഇത് അഭിസംബോധന ചെയ്യുന്നു.

പൊതുഗതാഗതത്തിൽ ഏറ്റവും വ്യക്തമായ വളർച്ചാ പാത ദൃശ്യമാകുന്നു, അവിടെ അവസര ചാർജ്ജിംഗ് ചെറിയ ബാറ്ററി പായ്ക്കുകൾ പ്രാപ്തമാക്കുന്നു, ഭാരം പിഴകൾ ഭാഗികമായി നികത്തുന്നു, കൂടാതെ 12-15 വർഷത്തിലധികം വാഹനങ്ങളുടെ ആയുസ്സ് ദൈർഘ്യമേറിയ രസതന്ത്രത്തിന് അനുകൂലമായ ബാറ്ററി മാറ്റിസ്ഥാപിക്കൽ ചെലവ് ഇവിടെയുണ്ട്. ഗ്രിഡ് സംഭരണം മറ്റൊരു സ്വാഭാവിക ഫിറ്റ് പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു, പ്രത്യേകിച്ച് പതിറ്റാണ്ടുകളായി ആയിരക്കണക്കിന് ആഴം കുറഞ്ഞ സൈക്കിളുകൾ ആവശ്യമായ ഫ്രീക്വൻസി റെഗുലേഷൻ സേവനങ്ങൾക്ക്.

ഹൈബ്രിഡ് സമീപനങ്ങളിലെ സമീപകാല സംഭവവികാസങ്ങൾ, -ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് ആനോഡുകളെ വിപുലമായ ഉയർന്ന ശേഷിയുള്ള കാഥോഡുകളുമായി സംയോജിപ്പിക്കുകയോ അല്ലെങ്കിൽ ചെറിയ ബാറ്ററി ഇടയ്ക്കിടെ സൈക്കിൾ ചെയ്യുന്ന വിപുലീകൃത വാഹനങ്ങളുടെ പരിധിയിൽ ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് ഉപയോഗിക്കുകയോ ചെയ്യുമെന്ന് വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു. നിർമ്മാണ സ്കെയിലുകളും ചെലവുകളും കുറയുമ്പോൾ, രസതന്ത്രം അധിക പ്രത്യേക വിപണികളിലേക്ക് വികസിച്ചേക്കാം. ഇപ്പോൾ, ലിഥിയം ടൈറ്റനേറ്റ് തെളിയിക്കുന്നത് ഒപ്റ്റിമൽ ബാറ്ററി കെമിസ്ട്രി എല്ലാ ഉപയോഗങ്ങൾക്കും ഒരൊറ്റ "മികച്ച" സാങ്കേതികവിദ്യ പിന്തുടരുന്നതിനുപകരം ആപ്ലിക്കേഷൻ ആവശ്യകതകളെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു എന്നാണ്.