بطارية تيتانات الليثيوم

بطارية تيتانات الليثيوم ، أو بطارية أكسيد الليثيوم والتيتانيوم (LTO) ، هي نوع من البطاريات القابلة لإعادة الشحن، وتتميز بعمر دورة أطول، ونطاق أوسع لدرجات حرارة التشغيل، وقدرة على تحمل معدلات شحن وتفريغ أسرع [ 4 ] مقارنةً ببطاريات الليثيوم أيون الأخرى . أما عيوبها الرئيسية فتتمثل في ارتفاع تكلفة شرائها لكل كيلوواط ساعة، وانخفاض كثافة طاقتها . [ 5 ] [ 6 ]

الاستخدامات

استُخدمت بطاريات التيتانات في بعض النسخ اليابانية الحصرية من سيارة ميتسوبيشي الكهربائية i-MiEV [ 7 ] ، بالإضافة إلى دراجة هوندا الكهربائية EV-neo وسيارة هوندا الكهربائية Fit EV . [ 8 ] [ 9 ] ويتزايد استخدامها في النقل بالسكك الحديدية في الممرات المكهربة. [ 10 ] [ 11 ] ونظرًا لمستوى الأمان العالي وقدرات إعادة الشحن التي تتمتع بها هذه البطاريات، تُستخدم بطاريات LTO في تطبيقات الصوت في السيارات، وكذلك في الأجهزة الطبية المحمولة. [ 12 ]

تُستخدم بطارية LTO أيضًا في قلم S-Pen الذي يأتي مع هاتف Samsung Galaxy Note 20 Ultra 5G . [ 13 ]

يُوصف مقياس الحرارة التنبؤي للاحتراق بأنه يستخدم بطارية LTO. ووفقًا لشركة Combustion Inc.، فإن هذا يسمح له بالعمل بأمان في درجات حرارة تصل إلى 105  درجة مئوية (221  درجة فهرنهايت) داخل الأفران. [ 14 ]

كيمياء

بطارية تيتانات الليثيوم هي نوع من بطاريات أيونات الليثيوم تستخدم بلورات نانوية من تيتانات الليثيوم، بدلاً من الجرافيت ، على سطح مصعدها . بالمقارنة مع الجرافيت، تتميز تيتانات الليثيوم بسعة نوعية نظرية أقل (175 مقابل 372 مللي أمبير/غرام)، ولكن أيضًا بتغير حجم أقل أثناء عملية إدخال/إخراج الليثيوم (0.2 مقابل 10%). [ 15 ] جهد الأكسدة والاختزال لإدخال أيونات الليثيوم في أكاسيد التيتانيوم أكثر إيجابية من جهد إدخالها في الجرافيت. هذا يجعل الشحن السريع (تيار شحن أعلى) أكثر أمانًا في حالة التيتانات مقارنةً بالكربون، نظرًا لقلة احتمالية تشكل التشعبات الليثيومية في الحالة الأولى. [ 16 ] تدوم خلايا تيتانات الليثيوم من 6000 إلى 30000 دورة شحن. [ 17 ] يمكن تحقيق دورة حياة تبلغ حوالي 1000 دورة قبل الوصول إلى 80% من السعة عند الشحن والتفريغ عند 55 درجة مئوية (131 درجة فهرنهايت) ، بدلاً من 25 درجة مئوية (77 درجة فهرنهايت) القياسية . [ 18 ]    

من عيوب بطاريات تيتانات الليثيوم انخفاض جهدها الذاتي (2.4  فولت)، مما يؤدي إلى انخفاض الطاقة النوعية (حوالي 30-110  واط ساعة/كجم [ 1 ] ) مقارنةً بتقنيات بطاريات الليثيوم أيون التقليدية، التي يبلغ جهدها الذاتي 3.7  فولت. [ 19 ] ومع ذلك، تتمتع بعض بطاريات تيتانات الليثيوم بكثافة طاقة حجمية تصل إلى 177  واط ساعة/لتر. [ 1 ]

العلامات التجارية والاستخدامات

المواد العلمية Log 9

تعمل شركة Log9 على طرح بطاريتها الأيونية الاستوائية (TiB) المدعومة بتقنيات بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم (LFP) وأكسيد الليثيوم والتيتانيوم (LTO). وتُعدّ تقنيات بطاريات LFP وLTO أكثر ملاءمةً للمناخات الاستوائية نظرًا لنطاق درجات حرارة التشغيل الأوسع الذي تتمتع به. [ 20 ]

ألتيرنانو

تُنتج شركة ألتيرنانو بطاريات تيتانات الليثيوم ضمن خط إنتاج "نانوسيف"، وتُستخدم بشكل أساسي في السيارات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات . ومن بين شركات تصنيع السيارات التي أعلنت عن خطط لاستخدام بطاريات ألتيرنانو: شركة لايتنينج كار ، التي تخطط لاستخدامها في سيارتها الرياضية الكهربائية لايتنينج جي تي ؛ [ 21 ] [ 22 ] وشركة فينيكس موتوركارز ، لاستخدامها في سياراتها الرياضية متعددة الاستخدامات الكهربائية؛ [ 23 ] وشركة بروتيرا ، في حافلتها الكهربائية الخفيفة إيكورايد بي إي 35 بطول 35 قدمًا. [ 24 ]

كما قامت شركة ألتيرنانو بنشر أنظمة تخزين الطاقة المصنوعة من تيتانات الليثيوم الخاصة بها لخدمات الشبكة الكهربائية المساعدة [ 25 ] بالإضافة إلى التطبيقات العسكرية. [ 26 ]

غرينرجي

شركة Grinergy هي شركة كورية جنوبية لتصنيع البطاريات، تأسست عام 2017. تقدم الشركة تقنية بطاريات LTO للاستخدامات التجارية والعسكرية. [ 27 ] وقد حازت Grinergy على جائزة الابتكار في معرض الإلكترونيات الاستهلاكية (CES) لعام 2023. [ 28 ]

ليكلانشيه

شركة ليكلانشيه هي شركة سويسرية لتصنيع البطاريات تأسست عام 1909. في عام 2006، استحوذت على شركة بوليث إيه جي (ألمانيا) لإنشاء خط إنتاج لبطاريات الليثيوم أيون في ألمانيا. في عام 2014، طرحت الشركة منتجها "تي بوكس" في السوق. تبلغ سعة بطارية تي بوكس ​​3.2  كيلوواط ساعة، مع عمر افتراضي متوقع يصل إلى 15000 دورة شحن وتفريغ. [ 29 ]

الأوعية الدقيقة

تُصنّع شركة مايكروفاست ، ومقرها هيوستن بولاية تكساس، بطارية ليثيوم تيتانات تُطلق عليها اسم "LpTO". وفي عام 2011، تم إطلاق أول أسطول حافلات في العالم مزود بشحن فائق السرعة في تشونغتشينغ بالصين. وتم تركيب نظام بطاريات LpTO بسعة 80  كيلوواط/ساعة في 37 حافلة كهربائية بطول 12 مترًا، ويمكن شحنها بالكامل في غضون 10 دقائق باستخدام  شاحن بقدرة 400 كيلوواط. [ 30 ]

ابتداءً من عام 2014، بدأت شركة رايت باص البريطانية لتصنيع الحافلات باستخدام بطاريات مايكروفاست إل بي تي أو في 1000 حافلة من طراز نيو راوت ماستر ذات الطابقين . وقد استُخدم نظام بطاريات إل بي تي أو بسعة 18 كيلوواط/ساعة ليحل محل بطارية فوسفات الحديد الليثيوم الأولية، وذلك بسبب تعطل أداء بطارية إل بي تي أو. 

في عام 2015، تم طرح نظام النقل الحضري الأوروبي ZeEUS (نظام النقل الحضري عديم الانبعاثات) لأول مرة. وتستخدم حافلة VDL الخاصة به  نظام بطاريات LpTO بسعة 62.5 كيلوواط ساعة من شركة Microvast [ 31 ] لمشروع تجريبي.

اعتبارًا من عام 2016، بدأ أكبر ميناء آلي في العالم، PSA TUAS، باستخدام نظام Microvast LpTO لـ 22 مركبة آلية كهربائية كمرحلة أولى من مشروع النقل الأفقي للحاويات. [ 32 ]

سامسونج

يحتوي قلم S-Pen المزود بتقنية البلوتوث في هاتفي سامسونج جالاكسي نوت 10 و10+ على بطارية من تيتانات الليثيوم، ويبلغ وقت الاستعداد الخاص بها عشر ساعات. [ 33 ]

ماكسيل

استخدمت سيكو بطاريات ليثيوم تيتانات من إنتاج ماكسيل في ساعاتها اليدوية كينيتيك ( كوارتز أوتوماتيكية ). كانت ساعات كينيتيك السابقة تستخدم مكثفًا لتخزين الطاقة، لكن البطارية توفر سعة أكبر وعمرًا أطول. ويمكن للفني استبدال البطارية بسهولة عندما تتدهور سعتها إلى مستوى غير مقبول. [ 34 ] [ 35 ]

ستادلر

تستخدم قاطرات السكك الحديدية البريطانية من الفئة 93 ثلاثية الأوضاع، المصنعة من قبل شركة ستادلر ريل، بطاريات تيتانات الليثيوم لتمكين القطار من السير على خطوط غير مكهربة. ويمكن شحن هذه الخلايا المبردة بالسوائل أثناء وجودها أسفل الخطوط العلوية، أو من محرك الديزل الموجود على متن القطار عندما لا تكون هناك حاجة إلى كامل طاقته للجر. [ 36 ] [ 37 ]

توشيبا

مثال على بطارية SCiB

في عام 2007، أصدرت شركة توشيبا بطارية ليثيوم تيتانات، أُطلق عليها اسم "بطارية الشحن الأيوني الفائقة" (SCiB). [ 38 ] [ 39 ] صُممت هذه البطارية لتوفير 90% من سعة الشحن في غضون عشر دقائق. [ 40 ]

تُستخدم بطاريات SCiB في دراجة شوين تايلويند الكهربائية. [ 41 ] كما عرضت توشيبا استخدامها كنموذج أولي لبطارية حاسوب محمول. [ 42 ] وتُستخدم بطاريات توشيبا SCiB في نسخة يابانية حصرية من سيارتي ميتسوبيشي الكهربائيتين i-MiEV و Minicab MiEV [ 7 ] ، وتستخدمها هوندا في دراجتها الكهربائية EV-neo وسيارتها Fit EV ، التي طُرحت في الأسواق صيف عام 2012. [ 8 ] [ 9 ] ويستخدم قطار شينكانسن N700S التابع لشركة JR Central بطاريات SCiB للعمل بسرعة منخفضة في حال انقطاع التيار الكهربائي العلوي. [ 43 ]

تتميز بطارية توشيبا الليثيوم تيتانات بجهد منخفض (2.3 جهد اسمي)، وكثافة طاقة منخفضة (بين بطاريات الرصاص الحمضية وبطاريات فوسفات أيون الليثيوم)، ولكنها تتمتع بعمر افتراضي طويل للغاية، وقدرات الشحن/التفريغ، ونطاق واسع من درجات حرارة التشغيل.

في عام 2024، حددت شركة توشيبا عمرًا افتراضيًا متوقعًا يبلغ 45,000 دورة شحن وتفريغ عند معدل 10C لخلية  SCiB "عالية الطاقة" بسعة 2.9 أمبير/ساعة، [ 3 ] و20,000 دورة شحن وتفريغ عند معدل 3C لخلية "عالية الطاقة" بسعة 23  أمبير/ساعة. [ 2 ] مع انخفاض طفيف في العمر الافتراضي المتوقع، يمكن شحن هذه الخلايا بسرعة فائقة من 0% إلى 80% من سعتها: في دقيقة واحدة (أي عند معدل 48C) لخلية 2.9  أمبير/ساعة، وفي 6 دقائق (أي عند معدل 8C) لخلية 23  أمبير/ساعة. في أبريل 2024، دخلت أربعة قطارات كهربائية تعمل بالبطاريات من طراز سيمنز ميريو بلس بي الخدمة، مزودة بخلايا توشيبا LTO بعمر افتراضي متوقع يبلغ 15 عامًا. [ 44 ]

يابو

أصدرت شركة YABO Power Technology بطارية ليثيوم تيتانات في عام 2012. وقد استُخدمت خلية البطارية القياسية YB-LITE2344 2.4  فولت/15  أمبير ساعة في المركبات الكهربائية وأنظمة تخزين الطاقة. [ 45 ]

ينلونغ للطاقة

قدمت شركة Gree تقنية بطاريات Yinlong، وهي نوع من بطاريات LTO (تيتانات الليثيوم) سريعة الشحن، والتي يمكنها العمل في ظروف درجات حرارة قصوى. يصل عمر هذه البطاريات إلى 10 سنوات. توفر شركة Yinlong Energy بطاريات لاستخدامات متنوعة مثل السيارات وتخزين الطاقة. [ 46 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 3 4 5 6 "كل شيء عن البطاريات، الجزء 12: تيتانات الليثيوم (LTO)" . EETimes . 2015. تم الاطلاع عليه في 3 يوليو 2024 .
  2. 1 2 توشيبا. "خلايا من النوع عالي الطاقة" . تم الاسترجاع في 3 يوليو 2024 .
  3. 1 2 توشيبا. "خلايا من النوع عالي الطاقة" . تم الاسترجاع في 13 أغسطس 2025 .
  4. يانغ، شياو غوانغ؛ تشانغ، غوانغ شنغ؛ غي، شانهاي؛ وانغ، تشاو يانغ (10 يوليو 2018). " الشحن السريع لبطاريات الليثيوم أيون في جميع درجات الحرارة" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم . 115 (28): 7266-7271 . Bibcode : 2018PNAS..115.7266Y . doi : 10.1073/pnas.1807115115 . PMC 6048525. PMID 29941558 .  
  5. دي ليون، صموئيل. "سوق بطاريات تيتانات الليثيوم القابلة لإعادة الشحن 2019" (ملف PDF) . وكالة ناسا (الولايات المتحدة الأمريكية) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 30 نوفمبر 2025 .
  6. يو فاين (2025). "بطاريات NMC مقابل بطاريات LFP مقابل بطاريات LTO: دليل مقارنة شامل" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 30 نوفمبر 2025 .
  7. 1 2 "ميتسوبيشي تختار بطارية توشيبا SCiB فائقة الكفاءة للسيارات الكهربائية" . إنتغريتي إكسبورتس. 18-06-2011 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18-06-2011 .
  8. 1 2 "بطارية SCiB من توشيبا لسيارة Fit الكهربائية" . مؤتمر السيارات الخضراء. 17 نوفمبر 2011.
  9. 1 2 "هوندا تبدأ برنامجًا تجريبيًا أوروبيًا للدراجة الكهربائية EV-neo" . مؤتمر السيارات الخضراء. 15 يونيو 2011.
  10. جير، لوك (2023). "بطاريات LTO تُعزز أسواق القطارات الكهربائية" . IDTechEx . تم الاطلاع عليه بتاريخ 30 نوفمبر 2025 .
  11. تكنولوجيا السكك الحديدية (2025). "شركة نيكسريل تطلب ما يصل إلى 200 قاطرة كهربائية تعمل بالبطارية من طراز ستادلر يورو 9000" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 30 نوفمبر 2025 .
  12. "كل شيء عن البطاريات، الجزء 12: تيتانات الليثيوم (LTO)" .
  13. "المواصفات | سامسونج جالاكسي نوت 20 ونوت 20 ألترا" . الموقع الرسمي لسامسونج جالاكسي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 أغسطس 2020 .
  14. "الأسئلة الشائعة" . شركة الاحتراق . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21-05-2023 .
  15. "منحنيات السعة المتزايدة وتطور خصائص استجابة التردد لبطارية تيتانات الليثيوم خلال دورات التفريغ فائقة السرعة" . web.archive.org . 2025-05-07. مؤرشف من الأصل في 2025-05-07 . تم الاطلاع عليه في 2026-05-18 .{{cite web}}: CS1 maint: bot: حالة عنوان URL الأصلي غير معروفة ( رابط )
  16. غراهام-رو، دنكان (7 مارس 2005). "اشحن بطارية في ست دقائق فقط" . مجلة نيو ساينتست. مؤرشف من الأصل في 15 أكتوبر 2008. تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 يوليو 2010 .
  17. "بطاريات LTO" .
  18. هان، شويبينغ؛ أويانغ، مينغاو؛ لو، لانغوانغ؛ لي، جيانكيو (30 يوليو 2014). "العمر الافتراضي لبطاريات الليثيوم أيون التجارية ذات الأنودات المصنوعة من أكسيد الليثيوم والتيتانيوم في المركبات الكهربائية" . مجلة Energies . 7 (8): 4895-4909 . doi : 10.3390/en7084895 .
  19. "مؤتمر السيارات الخضراء: توشيبا تطور خلية ليثيوم أيون عالية الطاقة من نوع SCiB بسعة 3.0 أمبير/ساعة لتطبيقات السيارات الهجينة" . 21 مايو 2008. تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 يوليو 2010 .
  20. خلايا بطاريات الليثيوم أيون "المصنوعة في الهند" من قبل شركة ناشئة للسيارات الكهربائية قد تنهي الواردات الأجنبية
  21. بيج، لويس (22 يوليو 2008). "الكشف اليوم عن سيارة بريطانيا الخارقة الكهربائية 2.0" . ذا ريجستر . تاريخ الاسترجاع: 22 يوليو 2008 .
  22. "مرحباً بكم في شركة لايتنينج للسيارات" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 26 مايو 2010. تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 يوليو 2010 .
  23. "سيارة فينيكس الرياضية متعددة الاستخدامات الجديدة كلياً" . فينيكس موتوركارز. مؤرشفة من الأصل في 29 يوليو 2010. تم الاطلاع عليها بتاريخ 7 يوليو 2010 .
  24. "بروتيرا - حلول فعّالة من حيث التكلفة للنقل النظيف" . Proterraonline.com. مؤرشف من الأصل في 1 مارس 2009. تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 يوليو 2010 .
  25. «شركة ألتاير نانوتكنولوجيز تعلن عن قبول سوق PJM بنجاح لأول نظام لتخزين طاقة البطاريات على نطاق الشبكة» (بيان صحفي). ألتاير نانوتكنولوجيز. ٢١ نوفمبر ٢٠٠٨. مؤرشف من الأصل بتاريخ ٢٦ يوليو ٢٠١١. تم الاطلاع عليه بتاريخ ٦ يوليو ٢٠١٠ .
  26. "ألتاير نانوتكنولوجيز شريكٌ أساسيٌّ للجيش" (بيان صحفي). ألتاير نانوتكنولوجيز. مؤرشف من الأصل بتاريخ 16 يوليو 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 يوليو 2010 .
  27. "شركة غرينرجي الكورية الجنوبية تتطلع إلى الولايات المتحدة لتنمية عمليات تكنولوجيا البطاريات" .
  28. "Grinergy تفوز بجائزة الابتكار في معرض الإلكترونيات الاستهلاكية في فئة الاستدامة والتصميم البيئي والطاقة الذكية" .
  29. "Leclanché SA: Leclanché تعلن عن إطلاق Ti-Box" . eqs-news.com (خبر صحفى) . تم الاسترجاع 2024-08-22 .
  30. الصين، ChargedEVS (17 يونيو 2012). "Microfast: أسرع محطة شحن للسيارات الكهربائية في العالم تدخل الخدمة - في الصين" . www.chargedevs.com . تاريخ الاسترجاع: 17 يونيو 2012 .
  31. مونستر، ألمانيا، شركة VDL Bus Coach. "VDL: خمس حافلات VDL Citeas الكهربائية لشركة Stadtwerke Münster لتوريد خمس حافلات شحن فائق السرعة إلى ألمانيا" . vdlbuscoach.com . مؤرشف من الأصل بتاريخ 18 يوليو 2018. تم الاطلاع عليه بتاريخ 1 مايو 2015 .
  32. سنغافورة، شركة PSA سنغافورة. "شركة PSA سنغافورة تشتري 22 مركبة موجهة آلياً" . www.container-mag.com . تاريخ الاسترجاع: 21 يونيو 2016 .
  33. مراجعة عملية لهاتفي سامسونج جالاكسي نوت 10 ونوت 10 بلس – اختبارات GSMArena.com
  34. "ساعة سيكو كينيتيك: نعمة أم نقمة؟ - مدونة كوارتزيمودو الزمنية" . مدونة كوارتزيمودو الزمنية . مؤرشفة من الأصل بتاريخ 26-06-2018 . تم الاطلاع عليها بتاريخ 26-06-2018 .
  35. "ورقة بيانات بطارية تيتانيوم كربون ليثيوم قابلة لإعادة الشحن TC920S" (ملف PDF) . biz.maxell.com . مؤرشفة من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 15 أبريل 2012. تم الاطلاع عليها بتاريخ 19 أبريل 2026 .
  36. شيريس، ديفيد (1 سبتمبر 2020). "إعادة هندسة نقل البضائع بالسكك الحديدية" . مهندس السكك الحديدية . كولفيل: مجموعة ريل ميديا.
  37. ريتشارد كلينيك (14 يناير 2021). "شركة عمليات السكك الحديدية (المملكة المتحدة) المحدودة تطلب قطارات ثلاثية الأوضاع من الفئة 93" . مجلة السكك الحديدية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 فبراير 2021 .
  38. كوجي كارياتسوماري (12 ديسمبر 2007). "بطارية توشيبا الثانوية الجديدة تُسحق... لا انفجار ولا حريق... لماذا؟" . نيكاي إلكترونيكس . تاريخ الاسترجاع: 7 يوليو 2010 .
  39. "توشيبا - بطارية قابلة للشحن SCiB" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2010-07-07 .
  40. أهارون إيتينغوف (2 أكتوبر 2008). "توشيبا تكشف النقاب عن نموذج أولي جديد للبطارية" . بي سي أثورتي . تم الاسترجاع في 7 يوليو 2010 .
  41. "دراجات شوين الكهربائية" . دراجة شوين تايلويند الكهربائية. مؤرشفة من الأصل بتاريخ 29-09-2008 . تم الاطلاع عليها بتاريخ 07-07-2010 .
  42. سومنر ليمو (30 سبتمبر 2008). "توشيبا تعرض نموذجًا أوليًا لبطارية كمبيوتر محمول سريعة الشحن" . إنفوورلد . تم الاسترجاع في 7 يوليو 2010 .
  43. نيك كينغسلي (30-10-2019). "سيتم تزويد أسطول قطارات شينكانسن N700S ببطاريات مزودة بخاصية "وضع الزلازل" . مجلة السكك الحديدية الدولية . تاريخ الاطلاع: 4 ديسمبر 2019 .
  44. ^ البطاريات بدلاً من الديزل – أول قطارات في خدمة الركاب في أورتيناو، https://www.urban-transport-magazine.com/en/batterie-statt-diesel-die-ersten-zuege-nehmen-in-der-ortenau-den-fahrgastbetrieb-auf/ ، متاح في 3 يوليو 2024؛ انظر أيضًا Neue Batteriezüge mit Spezialakku – Jochen Steinbauer (Siemens Mobility) & Tobias Beckers (HLB) على YouTube ، Batteriepodcast (Karlsruher Institut für Technologie)، تم الرفع بتاريخ 14-04-2024
  45. "مزايا بطارية تيتانات الليثيوم" . قاعدة المعرفة . 19-09-2014 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 26-06-2018 .
  46. "ينلونغ للطاقة | حلول الطاقة النظيفة والنقل" . www.yinlong.energy . تاريخ الاسترجاع: 19 نوفمبر 2022 .