И. Никл{1}}метал-хидридне батерије:
Основна улога легура за складиштење водоника на бази титанијума-метал хидрид (Ни-МХ) батерија је једна од најзрелијих примена материјала на бази титанијума-. Њихова негативна електрода користи легуру за складиштење водоника, а легуре на бази титанијума{5}} су кључне сировине због својих одличних својстава реверзибилне апсорпције и десорпције водоника на високим температурама. На пример, легуре Ти-Фе и Ти-Ни, формирањем интерметалних једињења, могу стабилно да раде у температурном опсегу од -20 степени до 60 степени, а њихов капацитет је двоструко већи од традиционалних никл-кадмијум батерија. Више{14}}компонентна легура ТиНи развијена у Јапану значајно побољшава ефикасност пуњења и пражњења и животни век батерије оптимизујући пут дифузије водоника.
2. Предности легура водоника на бази титанијума-су:
1. Висок специфични капацитет: легуре на бази титанијума АБ-типа-(као што је ТиФе) имају теоретски капацитет складиштења водоника од 1,86 теж.%;
2. Дуг животни век: Након 1000 циклуса, стопа задржавања капацитета и даље прелази 80%;
3. Еколошки прихватљив: Замена материјала који-садрже кадмијум, елиминишући ризик од загађења тешким металима. Тренутно се легуре водоника на бази титанијума{3}} широко користе у електричним возилима, преносивим електронским уређајима и другим пољима, са глобалном годишњом производњом која прелази 100.000 тона. ИИ. Литијум-јонске батерије: „Безбедносна револуција“ литијум-титаната У области литијум-јонских батерија, литијум-титанат (Ли₄Ти₅О₁₂) је покренуо технолошку револуцију као материјал негативне електроде. Његова јединствена структура спинела обезбеђује да промена запремине током уметања/екстракције литијум{11}}јона буде мања од 1%, решавајући проблеме лаког уситњавања и кратког века трајања традиционалних графитних негативних електрода. Грее Титаниум Нев Енерги нано-литијум титанат материјал, кроз технологију самокристализације мезопорозне микросфере, постиже брзо пуњење од 6 минута, животни век од 30.000 циклуса и стабилне перформансе у широком температурном опсегу од -50 степени до 60 степени.
Основне предности литијум-титанатних батерија су:
1. Сами безбедан: Без пожара или експлозије, пролазећи ригорозне тестове као што су продирање игле и екструзија;
2. Изузетно-дуг животни век: животни век календара прелази 20 година, уз 60% смањење укупне цене животног века;
3. Брзе перформансе пуњења: Задржавање капацитета достиже 90% при брзини пуњења/пражњења од 10Ц. Ове карактеристике га чине доминантним у сценаријима као што су регулација фреквенције мреже, индустријско и комерцијално складиштење енергије и железнички транспорт. На пример, Кина користи Грее титанијумске батерије у својим пустињским електранама за складиштење енергије -типа за складиштење енергије да би постигла инерциону подршку-нивоа милисекунди и побољшала стабилност мреже.
ИИИ. соларне ћелије:
Пробој у ефикасности материјала на бази титанијума{0}}У фотонапонској области, титанијумски материјали покрећу развој технологије треће{1}}генерације соларних ћелија. Соларна ћелија заснована на титанијуму- развијена у Јапану користи композитну структуру титанијум диоксида (ТиО₂) и селена. Оптимизујући међуслојну адхезију, повећава ефикасност конверзије енергије до 1000 пута већу од традиционалних силицијумских ћелија. Ова технологија пробија горњу границу ефикасности од 29% традиционалних ћелија заснованих на силикону-, а јака отпорност на корозију титанијума продужава век батерије на преко 25 година. Иновације соларних ћелија заснованих на титанијуму{11}} укључују: 1. Иновацију материјала: напуштање материјала на бази силицијума{13}} и усвајање структуре хетероспојнице ТиО₂/селен; 2. Оптимизација процеса: Побољшање међуфазног спајања кроз технологију таложења атомског слоја (АЛД); 3. Смањење трошкова: Нови процес екстракције смањује трошкове титанијума за 80%, приближавајући се цени алуминијума. Иако је ова технологија још увек у лабораторијској фази, њен потенцијал је привукао глобалну пажњу. Ако се постигне масовна производња, отисак једне фотонапонске електране може се смањити за 90%, убрзавајући популаризацију чисте енергије.
ИВ. Оловне{1}}киселинске батерије:
Побољшана издржљивост мрежа заснованих на титанијуму{0}}У области традиционалних оловних{1}}киселинских батерија, технологија мреже засноване на титанијуму- значајно продужава век трајања батерије. Решетка са оловом-титанијумом испољава три пута већу отпорност на корозију у електролиту сумпорне киселине у поређењу са традиционалним оловним{5}}калцијумовим легурама, продужавајући свој век трајања на преко 1500 циклуса. Штавише, лагани дизајн заснован на титанијуму-смањује тежину батерије за 20%, што га чини погодним за екстремна окружења као што су{10}}истраживање дубоког мора и{11}}комуникације на великим висинама.
Упутства за побољшање оловних-батерија на бази титанијума{1}:
1. Оптимизација катоде: Коришћење под-керамичких решетки од титанијум оксида за сузбијање сулфатације;
2. Побољшање електролита: Додавање адитива титанатног естра ради побољшања перформанси на ниским{1}}има;
3. Структурне иновације: Развој биполарних батерија за рану за повећање густине енергије за 15%.
В. Технолошки изазови и будући изгледи Иако се титанијум широко користи у материјалима за батерије, и даље се суочава са изазовима у погледу трошкова и процеса: 1. Цена материјала: цена литијум-титанатних анодних материјала је 5-10 пута већа од графита; 2. Производни процес: соларне ћелије засноване на титанијуму-требају да пробију-технологију облагања великих размера; 3. Систем рециклаже: технологија рециклирања батерија заснована на титанијуму- још није сазрела и потребно је успоставити индустријски ланац затворене петље.