لعبت بطاريات الليثيوم أيون دورًا حيويًا في تطوير السيارات الكهربائية ونحن نحبها لذلك. ولكن في الوقت نفسه ، يعد إنتاج الليثيوم مكلفًا ، وغير مستقر في درجات الحرارة المرتفعة ، ومورد محدود غالبًا ما يصاحب تعدينه مشاكل في سلسلة التوريد.
كان الباحثون والمصنعون في مجال البطاريات يبحثون بجدية عن بديل أكثر استدامة. أحد البدائل المثيرة للاهتمام التي اكتشفوها هو عنصر كيميائي آخر: الصوديوم.
لماذا الليثيوم يسيطر
الليثيوم والصوديوم متجاوران في الجدول الدوري ، مما يعني بشكل أساسي أنهما يقدمان خصائص متشابهة ويمكن استخدامهما كحاملات شحن في خلية البطارية.
ومع ذلك ، فإن كل أيون صوديوم أكبر من أيون ليثيوم مكافئ. نتيجةً لذلك ، كافح باحثو البطاريات لإنتاج أنود – القطب / الطرف المشحون إيجابيًا للبطارية – يمكنه امتصاص ما يكفي من أيونات الصوديوم لإعطاء خلية بطارية قائمة على الصوديوم كثافة الطاقة المطلوبة لتشغيل EV.
بالإضافة إلى ذلك ، فإن الليثيوم هو أقل المعادن كثافة معروفة للعلم ، مما يجعله أخف من الصوديوم بشكل افتراضي. نظرًا لأن الوزن يعد عاملاً حاسمًا في استهلاك الطاقة في السيارة الكهربائية ، وبالتالي النطاق ، فقد بدت أيونات الصوديوم الثقيلة كخيار أقل ملاءمة.
ثلاثة أسباب تجعل الصوديوم يثير الاهتمام بالرغم من ذلك
1. إنه متوفر بكثرة
الصوديوم عنصر شائع يُستخرج عادةً من رماد الصودا ، ولكن يمكن العثور عليه أساسًا في أي مكان ، بما في ذلك مياه البحر – ولدينا الكثير منه.
وفقًا لمؤسسة فاراداي ، يحتل الصوديوم المرتبة السابعة بين أكثر العناصر وفرة و 1200 مرة أكثر شيوعًا من الليثيوم ، بينما يتم توزيعه بالتساوي في جميع أنحاء العالم.
2. إنها أرخص
وفرة الصوديوم تجعله بطبيعة الحال خيارًا أقل تكلفة. كما أن استخراجه وتنقيته أقل تكلفة.
بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تصنيع خلايا أيون الصوديوم بمعادن وفيرة مثل الحديد والمنغنيز. في المقابل ، تتطلب بطاريات الليثيوم أيون الكوبالت ، وهو معدن ذو احتياطيات جيولوجية محدودة وهو أيضًا أغلى جزء من البطارية ، ويبلغ سعره حوالي 28500 دولار للطن.
بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تصنيع الخلايا القائمة على الصوديوم باستخدام معدات البطاريات الحالية ، لذلك لن تتطلب إعادة تصميم مكلفة لوضعها في الإنتاج.
3. إنه أكثر أمانًا
لا تعمل بطاريات الصوديوم بشكل أفضل فقط في نطاق درجات حرارة أوسع (خاصة في البيئات الباردة) ، ولكنها غير قابلة للاشتعال ولا يوجد هروب حراري – والذي يمكن أن يتسبب عادةً في اشتعال بطاريات الليثيوم أيون.
يتم أيضًا تقليل مخاطر السلامة أثناء النقل. يمكن للمصنعين نقل بطاريات أيون الصوديوم مع توصيل أطراف البطارية مباشرة والجهد عند الصفر.
في المقابل ، يجب نقل بطاريات أيونات الليثيوم في حالة مشحونة جزئيًا لتجنب انحلال مجمعات التيار النحاسي التي تحتوي عليها ، مما يؤدي بدوره إلى زيادة خطر نشوب حريق.
_أفضل مثال على أيون الصوديوم EV لدينا حتى الآن
في يوليو ، كشفت شركة البطاريات الصينية CATL النقاب عن الجيل الأول من بطارية أيون الصوديوم ، مع خطط لتكثيف سلسلة توريد الصوديوم بحلول عام 2023.
من المتوقع أن تبلغ كثافة الطاقة لمنتج CATL 160Wh / kg وسيستغرق 15 دقيقة للوصول إلى 80٪ من شحنته. هذا في الواقع على قدم المساواة مع بطاريات الليثيوم أيون الموجودة حاليًا في السوق ، والتي تتراوح من 140 واط / كجم إلى 240 واط / كجم في الأنواع المتطورة.
تخطط الشركة أيضًا لاستخدام حل حزمة بطاريات AB الذي سيدمج خلايا أيون الصوديوم وخلايا أيون الليثيوم.
الصوديوم مقابل بطاريات الليثيوم EV
بشكل عام ، يمكن أن توفر بطاريات أيون الصوديوم ثلاث مزايا مهمة يبحث عنها مصنعو السيارات الكهربائية والمستهلكون: الاستدامة ، وانخفاض التكلفة ، وزيادة السلامة.
ربما لا يزالون أقل شأناً من نظرائهم في الليثيوم من حيث الوزن وكثافة الطاقة ، لكنني متفائل بأن المزيد من البحث سيجعلهم بديلاً قابلاً للتطبيق.
حرائق بطارية المركبات الكهربائية.. بديل منخفض المخاطر
