Литий-титанатные аккумуляторы (LTO) вместо штатных АКБ (свинцово-кислотных, AGM) лучше работают в мороз. Стоит ли того замена?
Узнайте плюсы и минусы перехода на LTO-аккумуляторы с точки зрения владельца автомобиля. Особенно если вы проживаете в месте, где случаются суровые зимы.
Литий-титанатные аккумуляторы действительно лучше?
Это правда. Идея заменить свинцово-кислотную автомобильную батарею на литий-титанатную в самом деле хорошая. Посмотрите сами.
- • Шесть ячеек (6S 66160) на шпинели Li4Ti5O12 (используется в электробусах)
- • дают напряжение 13,8 В,
- • 30 А·ч ёмкости
- • и пусковой ток до 900 А
- • при температурах использования от -30° до +60°С,
- • могут прослужить и 25 лет — до 40000 циклов сохраняется 80% ёмкости [источник Toshiba].
Сопоставьте 30000 циклов заряд-разряд у LTO и 500 циклов у LCO-ячейки в смартфоне.Достаточно один раз зарядить LTO-аккумулятор перед установкой в авто. Больше вы не возвращаетесь к вопросу, как там поживает АКБ — всё остальное сделает генератор.
Но есть и подвох.
Преимущества литий-титанатного аккумулятора в автомобиле
Плюсов литий-титанатного аккумулятора (LTO) для автомобиля куда больше, чем у какой-либо другой электрохимической системы литий-ионной технологии.
1. Точно запустится зимой
Для автомобилиста это гарантия запуска двигателя морозной зимой до -30°C. При более сильном морозе ёмкость снизится на 20-30% на каждые -5/-10 градусов (зависит от химического состава и материалов на электродах).
2. Генератор заряжает в сильный мороз
Производители гарантируют зарядку при зимних температурах в худшем случае при -10°C. В новейших изделиях — при -50°C [PDF-файл с примером DataSheet для ячейки YL-LTO-40-AH].
Литий-ионной технологии с кобальтовым катодом зарядка в такие морозы недоступна. Они примут заряд от генератора в лучшем случае при -5°C и начнут разрушаться (почему и как это происходит). Свинцово-кислотные при сильном минусе заряжаются плохо и безвозвратно деградируют.
3. Служат до 25 лет
Скажем честно, проверить ещё никому не удалось. Но многие литий-титанатные аккумуляторы отслужили в китайских электробусах с начала 2010-х до того, как ёмкость достигла 70%-80% от номинальной.
Китайскому транспорту нехватка 20% заряда критична при выполнении прежних маршрутов. При закупке новых старые аккумуляторы отправили на площадки Alibaba Group. Реализация через вторичный рынок помогает немного отбить затраты на дорогие новые ячейки.
Так в виде товара бывшего употребления литий-титанатные аккумуляторы и стали доступны всем желающим уже в середине 2010-х.
Долгий срок службы объясняется конструкцией и материалами, где уменьшены паразитные химические реакции (характерные для кобальтовых батарей, как в смартфонах и электромобилях). Например, в ячейках LTO не образуются дендриты (практически отсутствует SEI-плёнка).
Но почему тогда все не перейдут на литий-титанатные, раз они такие замечательные аккумуляторы?
Недостатки литий-титанатного аккумулятора в автомобиле
Минусы литий-титанантных аккумуляторов для автомобиля элементарные:
- • дорого,
- • сложно купить хорошие ячейки,
- • нужно уметь собрать и изготовить,
- • безопасно установить с предохранителями силовых проводов.
Связываться с эдаким ещё необкатанным DIY готовы единицы умельцев. Ведь речь заходит об электрике автомобиля. Загорится ещё, взорвётся что-то — наслышаны про эти ваши электромобили.
Конечно, литий-титанатные ячейки безопаснее свинцово-кислотного АКБ [исследование в Университете Тур во Франции], но опасаться замыкания и деформации всё-таки следует. Да и остальные причины отказаться от LTO вполне оправданы.
1. Очень дорого
Электротранспорт строится на ячейках LTO в странах Азии, в том числе и у нас в России. Технология ещё неразвита в плане производства и обходится в разы дороже других электрохимических систем. Приблизительные цены для лучшего понимания.
- • 5000 рублей за новый свинцово-кислотный АКБ 60 А·ч;
- • 30000 рублей за новый литий-титанатный сопоставимой ёмкости;
- • 20000 рублей за старый или из б/у ячеек;
- • 10000 рублей за неизвестного происхождения и по купонам/акциям.
Набор LTO-ячеек на замену свинцово-кислотной АКБ стоит 13500 рублей, но с этим лотом есть проблемы — в отзыве подробности.2. Дефицит
Купить новый LTO-аккумулятор простому автовладельцу практически невозможно. Доступны в продаже только снятые с эксплуатируемых приложений (под «приложением» понимается электротранспорт).
- • В продаже 99% аккумуляторов бывшего употребления (от электробусов в Китае, например);
- • есть в продаже «готовые новые» от производителей для установки в автомобиль, но выполнены они тоже на б/у ячейках.
Хотя в 2022-м году есть поставщики ячеек с гарантированной ёмкостью. Ситуация улучшается — возможно совсем скоро вопрос дефицита будет разрешён.
3. Характеристики
Могут подойти не ко всем автомобилям и условиям эксплуатации.
- • не любят нагрев/жару,
- • требуют герметизации,
- • нужно тестирование ячеек перед использованием (много брака),
- • низкая плотность энергии (больше по размерам при тех же А·ч),
- • нужен балансир (распределение заряда по ячейкам),
- • напряжение 13,8 В отличается от кислотных и AGM — 12,7 В.
***
Литий-титанатные аккумуляторы (LTO) отлично подходят в качестве стартерной батареи автомобиля. Но с учётом недостатков, пока не лучший выбор замены свинцовой АКБ, если говорить о массовом применении.
LTO подходят энтузиастам и поклонникам DIY, а также любителям автозвука, где штатного питания автомобиля обычно не хватает.
Для обычных пользователей электроники в настоящий момент лучшим выбором считается LiFePO4-аккумуляторы (литий-железо-фосфатные). Об их преимуществах мы рассказывали в нашей отдельной статье на примере замены в ИБП свинцово-кислотной АКБ.
Как Вы оцениваете технологию литий-титанатной батареи в качестве замены свинцовой АКБ? Мы ждём ваши сообщения и ВКонтакте @NeovoltRu.
Подпишитесь на нашу группу, чтобы узнавать новости из мира автономности гаджетов, об их улучшении и прогрессе в научных исследованиях аккумуляторов. Подключайтесь к нам в Facebook и Twitter. Мы также ведём насыщенный блог в «Дзене» и на Medium — заходите посмотреть.
Купил ЛТО на 26 а/час (шесть элементов) и зарядил до 16 ,2 вольта,заменил Кислотник,который заряженный и теплый еле еле запускал Горячий мотор на Соболе с редукторным стартером !! Сейчас проблем нет,бегом запускает и холодный и горячий,на холостых без фар потребляет 10 ампер от генератора и поднимает напряжение до 15,5 вольт -- это 85 процентов емкости,при запуске напряг проседает на секунду до 14.9 вольт !!! А на Кислоте до 9,5 V -- это напряжение когда работа ЭБУ зажиганием почти невозможна,это когда стартер крутит а запуска не происходит,и нахрен такой кислотник нужен,побеегаеш зимой с проводами и с акумом и все проклянешь !!!!
Литий титанат до 16.2 зарядил????? Вы что там батенька курите??? 14.5 максимум его!!!
Здравствуйте. Напряжения ячейки LTO (LMO/NMC катод) номинально 2,3...2,4В. Максимальное напряжение заряда (Cut-off) 2,7...2,8В (по даташитам). Расчёт для сборки 6S (6 элементов) номинал сборки: 6 * 2,4В = 14,4В; максимум заряда: 6 * 2,7В = 16,2В.Регулятор напряжения в автомобиле обычно настроен на напряжение около 14-14.5В. Напряжение 15.5В на холостом ходу при работающем генераторе - слишком высокое и может говорить о проблемах с регулятором напряжения. Высокое напряжение зарядки от генератора (15-16В) требует немедленного решения, независимо от типа аккумулятора. Эксплуатация с таким напряжением в теории может привести к выходу из строя электрооборудования автомобиля и самого аккумулятора. Зависит от автомобиля, но технически это инженерное требование.
6S1P 12V 35Ah титанат лития Номинальное напряжение: 13,8 V Напряжение зарядки: 16,2 V Одна батарея: 60160 (2,3 V 35Ah) Емкость аккумулятора: 35ач Комбинация: 6S1P(6 шт. 60160 батареек) Плата батареи: балансировочная пластина 6S Срок службы: 25000 циклы (80% DOD) Диапазон выходного напряжения: 9-16,2 V Напряжение отключения заряда: 9 +/- 1 В Напряжение отключения заряда: 16,2 V Максимальный непрерывный выходной ток: 350A(10C) Максимальный мгновенный выходной ток: 700A(20C) Рабочая температура: -50C ~ 65C Применимая мощность: 0-5300W Вес: около 5,7 кг
Здравствуйте. Фактический и рекомендуемый производителями диапазон рабочих напряжений составляет 2,4…1,9В на элемент для большинства коммерческих LTO 2,3В. То, что Вы пишете — это маркетинговые цифры, основанные на кратковременных пределах, указанных в даташит. Теоретически Вы можете зарядить их до напряжения 2,8В или даже 2,9В (Yinglong такие заявляют пределы) и разрядить до 1,5 В, но это не поможет им долго прослужить.
6S1P - так это литий ионные
Добавлю для неверующих , 2,4 вольта заряда это номинальное напряжение, а максимальное 2.7 в , я уже второй сезон катаюсь, и зимой тоже, и емкость 6 банок всего 25 ампер/час, банки зеленые - у них повыше напряжение заряда чем у синих, у меня заряжаются максимум до 15,5 днем на габаритах, с фарами ночью до 15,1вольт , второй раз в эксплуатации проверил разбег банок — не больше 0,1 десятых вольта, балансировку один раз делал в параллель, оставил габариты на ночь, на утро сели меньше чем 1 вольт на банку, зарядил и как не в чем небывало , катаюсь и радуюсь !!! С кислотниками я натаскался , хватит
Здравствуйте. Уточню по напряжениям LTO, чтобы не вводить в заблуждение других читателей.2,7 В на элемент – это именно ПРЕДЕЛ заряда по паспорту. То есть это указана возможность по пределам, а не напряжение, на котором элементы нужно держать постоянно. У части цилиндрических 2,3В LTO (типа 66160) в китайских даташитах верхний предел вообще указан 2,8–2,9 В. То есть 2,7–2,9 В – это допустимая кратковременная крыша при заряде. Нормальный рабочий уровень на каждый день разумеется ниже.По нижней грани. Для большинства LTO в даташитах стоит нижний предел около 1,5 В на элемент. Если 6S LTO просел до <1 В/банка (меньше 6 В на весь блок) – это аварийный глубокий разряд для электрохимической системы. Да, литий‑титанат намного терпимее к такому издевательству, чем обычный Li‑ion и свинец. Тот же NMC/LiCoO₂ после <2 В на банку можно выкидывать. Один‑два случайных таких разряда LTO, как в Вашем случае, чаще переживает и продолжает работать (что Вы и подтвердили – второй сезон катаетесь). Но делать так систематически нельзя, так как ресурс будет активно съедаться, особенно на морозе.Что касается напряжения 15,5В для 6S LTO (12‑вольтовая система, 2,58 В/элемент), то для распространённых 2,3–2,4‑вольтовых LTO на LMO/NMC (SCiB, Yinlong, Gree и т.п.) это безопасно по химии, до паспортного предела ещё есть запас. Вопросы тут больше к бортовой сети. 15,5 В – уже риск для автомобильной электроники. Старые машины с лампами и простой проводкой это обычно переваривают, а вот на современных авто ЭБУ и электронные блоки проектируют примерно до 16 В максимум, так что риски реальные.Если хотите получить именно ресурс от LTO в автомобиле, то оптимальный режим для 6S – держать напряжение в районе 14,2–14,6В (то есть примерно 2,37–2,43В на элемент). В этом диапазоне батарея живёт близко к 10–90% SoC. Уточню. Физический паспортный диапазон по даташиту для 2,3 В LTO примерно 1,5–2,8(2,9) В/элемент, а разумный «ресурсный» рабочий диапазон под авто — порядка 1,9–2,4В/элемент, то есть примерно 12–15В на 6S. Красивые 25000–30000 циклов LTO или 20+ лет обычно и считаются именно в таком урезанном окне (около 80% DOD). При постоянной работе от 1,5 до 2,8–2,9В ресурс будет кратно меньше.Соблюдать эти режимы имеет смысл через настройку BMS и генератора. Из практики: те, кто у нас заказывал автомобильные батареи Li₄Ti₅O₁₂ на элементах Toshiba, при установке на современные машины обычно убирали штатную термокомпенсацию реле‑регулятора (цепочку из нескольких диодов, которая зимой поднимает напряжение до ~15В, а летом опускает до ~12,9В – это было актуально для старых сурьмянистых свинцовых АКБ). Ещё ставили регулируемый опорник, чаще всего на TL431 с диодом последовательно, чтобы получить стабильные 14,3–14,6 В на клеммах аккумулятора. Для 6S LTO это как раз те самые 2,38–2,43 В/элемент – почти идеальный режим по соотношению ресурс/ёмкость. И некоторые меняли силовой провод от генератора к аккумулятору. Вместо штатных ~2,5 мм² ставили провод порядка 8 мм² в хорошей изоляции с нормально обжатой лужёной медной клеммой. Тем самым снижают просадку на проводе и нагрев, дают генератору реально отдать ток в батарею. Обязательный момент – ставить предохранитель или максимально быстрый автомат как можно ближе к АКБ в разрыв этого провода.Есть ещё одна инженерная рекомендация для старых схем генератора с выносным реле‑регулятором. В разрыв провода, который питает реле‑регулятор от дополнительных диодов моста, ставят обычное силовое реле под управлением BMS. При обнаружении перезаряда BMS размыкает реле – реле‑регулятор обесточивается, возбуждение генератора пропадает, заряд прекращается. Это надёжнее, чем надеяться только на сигнальный вход регулятора (выходной транзистор действительно может пробиться, и тогда перенапряжение уйдёт прямо в бортсеть). В идеале BMS должна так же отключать батарею и по переразряду (под нагрузкой/стартером). Для классических отечественных генераторов такой способ отключения обычно работает без сюрпризов – самовозбуждения через лампу зарядки при таком разрыве, как правило, не возникает.Опыт (в том числе Ваш) показывает, что реальные LTO терпят и разовый глубокий разряд, и работу при 15,1–15,5 В, но если хотите от этих банок максимальный ресурс, лучше всё‑таки со временем смягчить режимы генератора и завести простую защиту по напряжению через BMS.