Titanové baterie na celý život

Titanové baterie jsou unikátní v životnosti i výkonu baterie, přičemž obojí je mezi sebou provázáno.
Hlavním stavebním kamenem našich baterií jsou oxid-titanové články LTO (lithium-titanium-oxide). Jedná se o technologii známou od osmdesátých let 20.století, která našla dlouho jen marginální uplatnění pro poměrnou vzácnost materiálu a vysokou náročnost zpracování a výroby. Její vysoký potenciál se teprve začíná naplno prosazovat tam, kde je potřeba extrémní zatížitelnost, široký teplotní rozsah a dlouhá životnost.
V současnosti je LiFePO4 (Lithium-železo-fosfát) nejvíce nasazovaná technologie lithiových bateriových článků. Dosahují životnosti 6.000 až v nejlepším případě 10.000 cyklů nebo 10 let za velmi striktních praktických omezení ve všech klíčových parametrech, které určují, co baterie dokáže a co už ne. Abychom vysvětlili unikátnost baterie TiTRON popsali jsme všechny klíčové parametry právě v porovnání s technologií LiFePO4.

Životnost baterie

Životnost technologie LiFePO4 je uváděna na zmíněných 5000 -7000 cyklů, ovšem při relativně nízkém vybíjecím proudu 0,2-0,5C. Navíc ji ovlivňuje snižující se možnost DoD při vyšších hodnotách zatížení, aby byla baterie ochráněna. Při využití plné kapacity baterie a vyšším zatížení se skutečná životnost článků bude pohybovat pravděpodobně na úrovni 3000 cyklů. V případě LTO je záruka na baterii po plných 25.000 cyklů při zatížení 1C a 100% DoD.

Články LFP jsou obecně celkově citlivé na nízké teploty, a právě teplotě se přizpůsobuje dovolené vybíjení a hlavně nabíjení baterie. Při teplotách pod 0°C pak není nabíjení povoleno vůbec (způsobuje pokovování anody). Dlouhodobé nízké teploty lze označit za škodlivé samy o sobě.
V případě baterie TiTRON se pohybuje operační rozsah už od -30°C, baterii je tak možno nechat i jako zálohu pro horské chaty, či další využití v extrémním exteriéru bez nutnosti temperace prostředí.

Hloubka vybití DoD je jeden z hlavních parametrů baterie, jehož hodnota ovšem není fixně stanovená. Mění se na základě teploty článků, teploty okolí a především opět rychlosti vybíjení a nabíjení. Výrobci LFP nemají zcela sjednocenou metodiku v přístupu k tomuto parametru, standardně uvádí plné využití kapacity baterie při nabíjecí hodnotě menší než 0,2C. Se stoupajicím zatížením klesá využitelná kapacita, aby se snížila míra degradace životnosti. Při hloubce vybíjení blízké hodnotě 100 % dochází k markantnímu snižování životnosti.
Titanová baterie zůstává na hodnotě 96% DoD i při vysokém zatížení, pří kterém je degradace LFP značná. Celková využitelná kapacita je tak v praxi podstatně vyšší.

LiFePO4 (dále jen LFP) pracuje běžně při relativně nízkém vybíjecím a hlavně nabíjecím výkonu 0,2C – 0,5C (1C = baterie o kapacitě např. 10 kWh je vybíjena/nabíjena stejnou hodnotou, tedy 10kW). Baterie o kapacitě 10 kWh bude mít dlouhodobější zatížení 2-5 kW. Jako maximum je uváděna hodnota 1-2C, která je ovšem povolena jen na velmi krátkou dobu (řádově sekundy) a výrazně ovlivňuje hranici DoD (Depth of Discharge), tedy skutečně využitelnou kapacitu baterie. V praxi je nabíjecí maximum v podstatě stanoveno na 0,5 C a baterie se tak musí nabíjet několik hodin. Jakmile by se baterie LFP konstantě nabíjela a vybíjela hodnotou vyšší musí se výrazně omezit využitelná kapacita baterie jinak dochází ke zrychlené degradaci celkové kapacity baterie a dramaticky se snižuje její životnost.
Maximální zatížení baterie TiTRON je až 10C a při zatížení 1C můžeme využívat 96% celkové kapacity baterie. I při těchto parametrech přitom dosahujeme násobků životních cyklů proti technologii LFP. V praxi například můžete baterii TiTRON vybít a nabít za 15 minut, aniž by tím baterie výrazně utrpěla.

LFP a další technologie využívají grafit jako materiál anody. Ten však umožňuje růst dendritů a může tak dojít k vnitřnímu zkratu uvnitř článku.
LTO obsahují materiál anody Li4Ti5O12. Díky odlišným vlastnostem se považují LTO články za nejbezpečnější technologii dostupnou na trhu.