LTO-Batterietechnologie

Die richtige Wahl bei Hochleistungsanwendungen mit vielen Ladezyklen

LTO-Batteriesysteme – Eigenschaften und Vorteile

Lithium-Ionen-Batterien werden heutzutage in den meisten Anwendungen, in denen ein elektrochemischer Energiespeicher benötigt wird, verwendet. Innerhalb dieser Technologie existieren unterschiedliche Ausprägungen, welche sich hauptsächlich durch unterschiedliche Kathoden- und Anoden-Materialien unterscheiden. Grundsätzlich lassen sich die Technologien in Hoch-Energie oder Hoch-Leistung einordnen. In vielen Anwendungen ist die Energiemenge, also die Energie pro Gewicht oder Volumen, das Hauptkriterium. In anderen Anwendungen spielt die Leistung eine vorrangige Rolle.

Die Lithium-Titanat-Oxid (LTO) Batterietechnologie, die ebenfalls zu den Lithium-Ionen Akkumulatoren zählt, ist eine typische Technologie, welche sich in den Hoch-Leistungsbereich einordnen lässt. Sie unterscheidet sich im Aufbau durch die negative Elektrode (Anode). Diese besteht im Gegensatz zur klassischen Graphit-Anode (bspw. bei NMC-Batterien) aus einem Titan-Spinell (Li₄Ti₅O₁₂). Sie weist eine wesentlich höhere wirksame Oberfläche auf als eine Graphit-Elektrode und kann so hohe Lade- und Entladeströme als auch eine hohe Zyklenlebensdauer gewährleisten.

Vorteile der LTO-Batterietechnologie

Sicherheit

Die LTO-Batterietechnologie zeichnet sich durch eine hohe Sicherheit aus. Ausschlaggebend hierfür sind die niedrigere Spannungslage pro Zelle, keine Dendritenbildung und damit die Fähigkeit zur Schnellladung bei niedrigen Temperaturen. Des Weiteren ist die Zelle aufgrund ihrer chemischen Eigenschaften bis zu einer Temperatur von 240°C stabil.
Großer Betriebstemperaturbereich

Die Batterie kann in einem großen Betriebstemperaturbereich von -50°C bis +65°C betrieben werden.
Hohe Leistung – schnelles Laden

Hohe Performance durch kontinuierliche Lade-/Entladeraten von bis zu 10C und somit nur 5-10 min Ladezeit für eine vollständige Ladung – auch bei tiefen Temperaturen.
Hohe Zyklenfestigkeit

Die LTO-Batterietechnologie bietet die höchste Zyklenslebensdauer unter den Lithium-Ionen-Batterien. Bei einer Entladetiefe von 80% und einer durchschnittlichen Zelltemperatur von 25°C werden über 39.000 Zyklen bis EOL* erreicht.

*EOL = End of Life (80% der ursprünglichen Kapazität)
Großer SOC-Bereich

Durch die Zyklenfestigkeit sind hohe Entladetiefen bzw. die Nutzung eines großen SOC-Fensters möglich. Anwendungen können damit mit kleineren Batterien ohne große Überdimensionierung betrieben werden.

Batteriesysteme mit LTO-Batterietechnologie

Die Fähigkeit, nahezu 100% der verfügbaren Energie (Entladetiefe - DoD) über viele Zyklen zu entladen, bedeutet, dass keine Überdimensionierung der Batterie zum Erreichen der notwendigen Lebensdauer erforderlich ist. Somit ist das Verhältnis zwischen nutzbarem Energieinhalt und installiertem Energieinhalt nahezu 1:1. Dies wiederum bedeutet, dass Größe und Gewicht im Vergleich zu Batteriesystemen mit anderen Technologien geringer sein können.

Bei der Auslegung aller Batteriesysteme müssen immer Kompromisse in Bezug auf verschiedene Eigenschaften eingegangen werden. Eine typische Darstellung der Dimensionen bei der Auslegung wird mit dem folgenden Diagramm dargestellt. LTO bietet Vorteile in Bezug auf Sicherheit, Leistung (vor allem in Laderichtung) und Lebensdauer. Die Kosten pro installierter kWh sind höher. Bei der relevanteren Messgröße der Gesamtbetriebskosten (TCO) kann diese Technologie, aufgrund der längeren Lebensdauer und der geringeren Überdimensionierung, oft kosteneffizienter sein.