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为零排放铁路提供牵引动力

欧洲制造商正在开发用于零排放铁路的新一代机车,此类机车由电池供电。 

机车需要约15公里甚至更长距离的自动车载电源。帅福得多元锂离子能源和移动产品工程团队的负责人Phillippe Blanchard为我们讲解钛酸锂(Lithium Titanium Oxide, LTO)电池的快速充电能力,使其成为这种要求严苛应用的理想选择。

Philippe Blanchard帅福得的锂离子产品系列不断开拓新产品,而LTO电池是当中的重要新成员。与其他锂离子电池中的石墨或碳基负极相反,LTO电池具有锂钛基负极,因此可以实现很高的充电和放电倍率,非常适合需要快速充电的应用。通常,LTO电池仅在10分钟或更短的时间内即可充满电。

LTO电池因其独特的化学成分,在使用方面也非常灵活,例如:以0%的电量状态或0 伏的电压进行存储,电池丝毫没有损坏。当遭受短路或机械损坏时,LTO电池的表现非常出色,因其具有高度安全性,减少了系统对消防和其他安全措施的需求。

采用LTO电池可创建更简便、性价比更高的电池系统,快速充电能力和安全性是其最重要的特性,而能量密度相对没有那么重要。

使动车组‘离线’

LTO battery molecular formula帅福得正与全球领先的列车制造商合作开展一些项目,使城际和城市轨道交通服务能够从零排放的可持续电力中受益。使用电池可避免投入铁路网电气化所需的大量投资成本。在此类应用中,LTO电池的快速充电能力至关重要,因为充电时间以分钟计,而不是小时。

一种情况是,动车组(EMU)将能够‘离线’行驶,由电池提供电能行驶在电气化干线的最后一公里或非电气化支线。对于更长距离的操作,可以在终点或沿线设置充电桩

另一种情况是,车载电池使列车行驶穿过无电区段(隧道、桥梁等),重新连接至主电源时进行充电。这种情况下,可采用更具成本效益的、不连续的电气制式方案。

即使在离线状态下,采用LTO电池的电动火车的性能也优于内燃机车。列车加速更快,使路途时间减少,而且电池重量更轻,效率更高,维护成本也大大降低。

 

LTO电池非常适合需要快速充电的应用。通常,LTO电池仅在10分钟或更短的时间内即可充满电。

Philippe Blanchard 帅福得多元锂离子能源和移动产品工程团队负责人

方形电池准备投放市场

帅福得在六年前开始开发LTO电池。大约两年前,进入了大规模生产阶段。我们位于美国杰克逊维尔的工厂正在推出第一代28安时(Ah)容量的LTO电池。2021年,电池容量将提高到 31 安时。

LTO battery charging

我们生产的LTO电池是方形,而不是圆柱形。这种形式是包装密度、可靠性和耐用性的最佳组合,使用寿命至少为10年,可能长达至15年。

LTO电池不仅仅用于列车

尽管我们最初的研发重点是铁路列车,但LTO电池适用于许多既需要有快速充电能力,也需要有长循环寿命的其他应用。例如在仓库、医院和其他物流应用中使用的自动导引车(Automated Guided Vehicles),这些车辆在不使用时,可以返回码头进行 快速充电,以确保它们永远不会耗尽电量。

LTO电池还为低地球轨道(Low Earth Orbit, LEO)中运行的小型卫星增加了众多优势,其中最突出的优点是质量轻。由于其工作温度范围广(-30℃ 至 +70℃),因此无需设置加热器为太空中运行保持最佳温度,从而简化了系统并增加了可用能量。

高充电/放电倍率对于雷达或灵巧LEO卫星也非常有利,因为在阳光照射期间,只有很短的时间可以进行充电。

LTO之后会有什么新研究?

帅福得研究团队一直在寻找下一步的发展。他们研究使用铌钛氧化物(Niobium Titanium Oxide, NTO)作为下一代阳极材料,或会有可能接替LTO电池。NTO电池具备LTO电池的所有优势,并且还可以多存储20%的能量。

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