چرخه عمر 10 برابر: باتری پیشرفته لیتیومی برای تأمین نیروی قطارهای هیدروژنی جدید آلمان

شرکت Saft، زیرمجموعه TotalEnergies، باتری‌های پیشرفته اکسید تیتانات لیتیوم (LTO) برای حمل و نقل به شرکت Siemens Mobility فراهم می‌کند.

این باتری‌ها نیروی هفت قطار هیدروژنی نسل بعدی Mireo Plus H در آلمان را تأمین می‌کنند.

به گفته این شرکت، باتری‌های لیتیوم-یون (Li-ion) با سلول‌های سوختی کار می‌کنند تا جایگزین پاک‌تری به جای قطارهای دیزلی ایجاد کنند. این امکان را به قطارهای Mireo Plus H می‌دهد تا بدون نیاز به خطوط برق بالاسری، در مسیرهای طولانی بدون انتشار آلاینده حرکت کنند.

سِدریک دوکلو، مدیر عامل شرکت Saft، در بیانیه‌ای گفت: «پذیرش این فناوری نوآورانه برای کاربردهای حرکت، مزیت‌های قابل توجهی نسبت به نسل‌های قبلی باتری‌های لیتیوم-یون ارائه می‌دهد، از جمله ایمنی و اطمینان بیشتر، کاهش انتشار دی‌اکسید کربن، عمر مفید طولانی‌تر و قدرت بیشتر».

باتری شارژ سریع

یک افزودنی مهم جدید به خط گسترش‌یافته شیمی‌های باتری لیتیوم-یون (Li-ion) در شرکت Saft، باتری‌های حرکت LTO است.

برخلاف سایر باتری‌های Li-ion که آند آنها از کربن یا گرافیت ساخته شده است، آندهای باتری‌های LTO بر پایه تیتانات لیتیوم است. آنها همچنین فرمت منشوری را برای سلول‌های LTO به جای فرم استوانه‌ای پذیرفته‌اند که به ارائه تراکم بسته‌بندی بهینه همراه با اطمینان و دوام برای عمر مفید حداقل ۱۰ سال، و احتمالاً تا ۱۵ سال کمک می‌کند.

به گفته شرکت Saft، باتری‌های LTO به دلیل توانایی در رسیدن به نرخ‌های شارژ و تخلیه بسیار بالا، برای کاربردهایی که نیاز به شارژ سریع دارند ایده‌آل هستند. یک باتری LTO به طور معمول می‌تواند در ده دقیقه یا کمتر به طور کامل شارژ شود.

شیمی LTO انعطاف‌پذیری عملیاتی قابل توجهی نشان می‌دهد که با توانایی نگه‌داری در حالت شارژ صفر درصد یا حتی صفر ولت بدون تجربه هیچ اثر مضری، دیده می‌شود.

هنگامی که در معرض سوء استفاده قرار می‌گیرد، مانند اتصال کوتاه یا آسیب مکانیکی، به طور خاص رفتار ملایمی از خود نشان می‌دهد. به علت سطح بالای ایمنی ذاتی، سیستم به اقدامات کمتر سرکوب آتش و سایر احتیاط‌های ایمنی نیاز دارد.

به گفته این شرکت، باتری‌های LTO امکان توسعه سیستم‌های باتری ساده‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر را فراهم می‌کنند که در آن ایمنی و شارژ سریع مهم‌ترین عوامل هستند و چگالی انرژی کم اهمیت‌تر است.

راه‌حل‌های نیروی چندمنظوره

سلول‌های سوختی و باتری‌های قطارهای Mireo Plus H به طوری مدیریت می‌شوند که هیدروژن به عنوان منبع اصلی نیرو عمل کند. استفاده‌های اصلی باتری‌ها برای تسریع - جهت جبران محدودیت‌های نیروی سلول‌های سوختی - و ترمز - جهت بازیابی انرژی جنبشی است.

باتری‌ها در حال حرکت بار را متعادل می‌کنند و این امکان را به سلول‌های سوختی می‌دهند تا به بهینه‌ترین شکل ممکن عمل کنند. هر قطار Mireo Plus H شامل دو باتری LTO است، یکی برای هر مجموعه قطار دو خودروه.

این باتری‌ها همچنین عمر مفید 10 برابری نسبت به سایر فناوری‌ها فراهم می‌کنند و با شیمی الکتروشیمی پایدار خود ایمنی را تضمین می‌کنند. آنها همچنین نرخ‌های شارژ و تخلیه بسیار سریع‌تری ارائه می‌دهند که آنها را برای تأمین نیروی سیستم‌های حرکت ایده‌آل می‌کند.

باتری‌های LTO، اگرچه در ابتدا بر روی راه‌آهن متمرکز شده‌اند، برای سایر کاربردهایی که نیاز به شارژ سریع و عمر چرخه طولانی دارند نیز ایده‌آل هستند. وسایل نقلیه هادی اتوماتیک (AGVs) در انبارها و بیمارستان‌ها از این باتری‌ها برای شارژ سریع در داک‌ها استفاده می‌کنند و اطمینان می‌دهند که هرگز بدون نیرو نمی‌مانند.

در مدار پایین زمین (LEO)، باتری‌های LTO به کاهش جرم، گسترش دمای عملیاتی (-30 درجه سانتیگراد تا +70 درجه سانتیگراد) و حذف نیاز به بخاری‌ها، ساده‌سازی سیستم‌ها و افزایش بهره‌وری انرژی کمک می‌کنند.

شرکت Saft ادعا می‌کند که نرخ‌های شارژ/تخلیه بالا نیز به نفع رادار و ماهواره‌های چابک است. آنها اجازه می‌دهند تا در دوره‌های کوتاه مدت نور خورشید به سرعت شارژ شوند و به این ترتیب به یک راه‌حل چندمنظوره برای صنایع مختلف تبدیل شوند.

فناوری LTO، که در مرکز پژوهش شرکت Saft در بوردو ایجاد شده، در نرساک، فرانسه مونتاژ می‌شود. در تابستان ۲۰۲۴، تحویل باتری‌های LTO به شرکت Siemens Mobility آغاز شد.