شركة امريكية تسعى لتصميم بطارية صلبة بمدى 1600 كيلوا متر
تُعيد النظر في تصميم البطاريات من البداية إلى النهاية
تسعى شركة بطاريات أمريكية إلى إعادة النظر بشكل كامل في كيفية تصنيع بطارية صلبة من أيونات الليثيوم الصلبة. تزعم الشركة أن تصميمها “من القطب إلى العبوة” يُقلل من الهدر ويُعزز كفاءة الطاقة.وفقًا للشركة، يُمكنه استيعاب أي تركيبة كيميائية وأي حجم، ويُناسب مجموعة متنوعة من التطبيقات.
بشكل عام، يسعى مُصنّعو بطاريات السيارات الكهربائية إلى تحقيق هدف نهائي واحد: إنتاج بطاريات تُوفر مدىً أطول بتكلفة أقل. كما أن تحسين السلامة، والشحن السريع، والمتانة، وقابلية إعادة التدوير هي أهداف جديرة بالاهتمام. لكن جميعها تدور حول هدف واحد: تعظيم المدى من بطارية أصغر بأقل تكلفة ممكنة.
طريقة مبتكرة لتصميم عبوة بطارية صلبة
لتحقيق ذلك، يتجه مصنعو البطاريات بسرعة نحو التخلي عن تصميم العبوات التقليدية. يتخطى الكثيرون الآن مرحلة وحدات البطاريات، ويدمجون خلايا البطارية مباشرةً في العبوة الأكبر (خلية إلى عبوة)، أو حتى في هيكل السيارة نفسه (خلية إلى هيكل). وقد حققت شركة 24M Technologies، ومقرها ماساتشوستس، خطوةً أبعد من ذلك، حيث طورت طريقةً جديدةً لتوصيل الأقطاب الكهربائية إلى العبوة (ETOP) لتعزيز كفاءة الطاقة وفعالية التكلفة.
وتقول الشركة إن تصميمات الخلايا والوحدات التقليدية تحتوي على نسبة كبيرة من المواد الخاملة وغير الحاملة للطاقة، مثل غلاف الخلية الأسطواني. من ناحية أخرى، تدمج منصة تصنيع ETOP الخاصة بها الأقطاب الكهربائية – المكونات التي تخزن الطاقة وتطلقها – مباشرةً في العبوة. وهذا يلغي الحاجة إلى المواد البلاستيكية والمعادن المستخدمة في أغلفة الخلايا التقليدية.
بعبارة أخرى: من خلال التخلص من أي أجهزة لا تشارك بشكل نشط في تخزين الطاقة، يمكنك تعبئة المزيد من الطاقة في مساحة معينة. وهذا يُحسّن من كثافة الطاقة ومداها. هذا هو الفكر وراء تصميمات “من الخلية إلى الجسم” و”من الخلية إلى العبوة”، إلا أن شركة 24M تتخلى عن فكرة الخلية أيضًا.
تصميم بطارية صلبة الجديدة
أفادت شركة 24M أن منصتها الجديدة تستخدم زوجًا مغلقًا من الأنود والكاثود مدمجًا مباشرةً في حزمة البطارية، مما يلغي الحاجة إلى خلايا أو وحدات فردية. نظريًا، ستتكون الغالبية العظمى من حجم البطارية من مكونات نشطة تحمل الطاقة، مما يزيد من كثافة الطاقة ويعزز مدى الشحن.وتقول شركة 24M Technologies إن هذا قد يسمح بمدى يصل إلى 1600 كيلومتر لكل شحنة. هذا يُعادل ضعف مدى أفضل السيارات الكهربائية حاليًا.
في بطاريات الليثيوم أيون التقليدية، تُشكل الأقطاب الكهربائية ما بين 30% و60% من حجم البطارية، وفقًا للشركة. أما الباقي، فتشغله مواد غير نشطة، تشمل مكونات هيكلية وداعمة لا تخزن الطاقة ولكنها لا تزال ضرورية لضمان عمل البطارية بأمان. مع تصميم “من القطب إلى العبوة”، يمكن أن تُشكل مواد الأقطاب الكهربائية النشطة ما يصل إلى 80% من حجم البطارية، وفقًا للشركة.
تعزيز ابتكار البطاريات
صرح ناوكي أوتا، الرئيس التنفيذي لشركة 24M، في بيان: “يتزايد الضغط على الصناعات الأمريكية التي تعتمد بشكل كبير على البطاريات المستوردة للتنافس على السعر والتصميم والأداء. يجب على الولايات المتحدة تعزيز ابتكار البطاريات، وليس فقط الإنتاج على نطاق واسع لسد الفجوة مع المنافسين في الخارج”. وتراهن الشركة على التكنولوجيا والابتكار للحفاظ على قدرتها التنافسية، حيث لا يزال التنافس مع مصنعي البطاريات الصينيين على نطاق واسع والتسويق التجاري مهمة شاقة.
مناسبة للطائرات الكهربائية العمودية
وأشارت 24M إلى أن هذه البطاريات مناسبة تمامًا للطائرات الكهربائية العمودية الإقلاع والهبوط (eVTOL). لكن مرونة التصميم الكامنة والقدرة على دمج أي تركيبة كيميائية للبطاريات أو حجمها أو جهدها تعني إمكانية تطويرها لجميع الأغراض، من بطاريات الشبكة الكهربائية إلى السيارات الكهربائية.
في حين أن الأمر يبدو واعدًا نظريًا، إلا أن إطلاقه على نطاق واسع لن يكون سهلاً أو مباشرًا. فسلسلة توريد البطاريات والبنية التحتية الحالية مبنية بالفعل على أشكال الخلايا التقليدية. ومن المرجح أن يتطلب إعادة تجهيز المصانع لعملية مختلفة تمامًا رأس مال كبير.
علاوة على ذلك، ليس من الواضح كيف تخطط شركة 24M لمعالجة عيوب التصميم. ففي البطاريات الحديثة، غالبًا ما يمكن عزل العيوب في خلية واحدة دون تعريض العبوة بأكملها للخطر. فكيف يُمكن تشخيص العيوب في عبوة أقطاب كهربائية محكمة الغلق؟ إضافةً إلى ذلك، تُوفر المواد الخاملة في البطاريات التقليدية مساحةً للتحكم الحراري، إذ يُعدّ تنظيم درجة الحرارة أمرًا بالغ الأهمية للأداء وطول العمر.
ومع ذلك، فإن استراتيجية الشركة في منافسة الصين من خلال الابتكار والتكنولوجيا المُبتكرة منطقية. فالشركات الآسيوية متقدمةٌ جدًا في كلٍّ من تكنولوجيا البطاريات وسلاسل التوريد التي تدعمها. ولكي تكتسب الولايات المتحدة أي ميزة تنافسية حقيقية، ستحتاج إلى أساليب مُصممة ومُطورة ومُصنّعة محليًا على نطاق واسع، مُصممة خصيصًا للمستهلكين الأمريكيين. وبدون ذلك، ستظل المنافسة مع شركات مثل CATL وBYD بعيدة المنال إلى الأبد.
شيري تكشف عن بطارية صلبة بسعة 600 واط/كجم بمدى 1300 كيلومتر
بطارية StoreDot تشحن 160 كيلومتراً في 5 دقائق.. ما علاقة السليكون
