من سيفوز في سباق تطوير بطاريات الحالة الصلبة للسيارات الكهربائية؟

تولي شركات صناعة السيارات اهتمامًا كبيرًا الآن بتطوير البطاريات التي تعتمد على مواد صلبة بدلاً من المواد السائلة الموجودة في بطاريات الليثيوم أيون، إذ تدرك شركات السيارات جيدًا أن من يتمكن من تصنيع بطارية صلبة فعّالة ومنخفضة التكلفة سيقود صناعة السيارات الكهربائية.

وفي سبيل ذلك زادت شركة "فولكس فاجن" الألمانية حصتها مؤخرًا في شركة " كوانتوم سكيب" الأمريكية التي تعمل على تطوير بطاريات الحالة الصلبة.

وتعاونت "فولكسفاجن جروب ريسيرش" منذ عام 2012 مع "كوانتوم سكيب"، والتي تأسست عام 2010، ولديها نحو 200 براءة اختراع وطلب براءة اختراع لتكنولوجيا بطاريات الحالة الصلبة، مما يجعلها رائدة في مجال تطوير هذه البطاريات.

ومن المقرر أن تعمل "فولكس فاجن" و"كوانتوم سكيب" معًا في مشروع جديد، والذي تتمثل أحد أهدافه طويلة المدى في إنشاء خط إنتاج للبطاريات الصلبة بحلول عام 2025.

البطارية الغامضة

- لا يمكن وصف سمات البطارية الصلبة التي يمكن استخدامها في السيارات الكهربائية، لأن ما من شركة تمكنت من صنع بطارية صلبة بسعر وحجم مناسب لسيارة كهربائية حتى الآن.

- يؤكد "ميلان روزينا" كبير المحللين في قسم الطاقة في شركة "يول" أن عدم وجود سمات محددة للبطارية يمثل المشكلة الأساسية.

- يضيف "ميلان": "يمكننا وصف طرق مختلفة على مستوى المواد والتصنيع، إلا أننا بحاجة إلى المزيد من البيانات من خلال اختبار بطاريات الحالة الصلبة بالكامل".

- يشير "ميلان" إلى أنه ليس من الممكن تطوير تقنيات بطاريات الحالة الصلبة المختلفة بالكامل بشكل متوازٍ.

- يتم أولاً تطوير مجموعة الخلايا واختيار المواد المستخدمة، وطريقة التصنيع، ثم تحسين تصميم حزمة البطارية ومكوناتها بعد ذلك، وبالتالي فهناك نهج مختلفة، وليس هناك نهج واحد ناجح.

- سمات البطارية الصلبة تختلف بناءً على المواد المستخدمة وعملية التصنيع.

- يؤكد "ميلان" أن تقييمهم في شركة "يول" لمدى جاهزية البطاريات الصلبة للاستخدام التجاري، تعتمد على آراء عدة أشخاص بما في ذلك فريق البحث والتطوير، وموردو المواد، وشركات السيارات.

إمكانات البطاريات الصلبة

- تمثل بطاريات الحالة الصلبة مستقبل صناعة السيارات الكهربائية.

- فعلى سبيل المثال يمكن لهذه البطاريات أن تزيد مدى قيادة سيارة "فولكس فاجن إي جولف" إلى نحو 750 كيلومترا بشحنة واحدة، مقارنة بالمدى الحالي للسيارة الذي يصل إلى 300 كيلومتر فقط.

- تتسم بطاريات الحالة الصلبة بمزايا أفضل من بطاريات الليثيوم أيون الحالية.

- تتمتع تلك البطاريات بكثافة طاقة أعلى، كما أنها أكثر أمانًا، وأسرع في الشحن، وأقل حجمًا، وبالتالي تشغل مساحة أقل داخل السيارات.

- رغم كل هذه المزايا، إلا أن عملية تطوير البطاريات الصلبة صعبة للغاية، وتواجه الكثير من التحديات والمشكلات.

- فعلى مدى السنوات الماضية، أعلنت العديد من الشركات عن جاهزية النموذج الأولي لخلايا البطاريات الصلبة، وعن موعد الاستخدام التجاري المتوقع.

- رغم ذلك إلا أن كل المواعيد التي حددتها الشركات إما تم تأجيلها وإما إلغاؤها.

- صناعة السيارات الكهربائية تدعم تطوير البطارية الصلبة.

- تشير شركة "يول" إلى أن هناك أكثر من 100 شركة تشارك في تطوير بطاريات الحالة الصلبة.

- هناك 14 شركة صناعية ناشئة بما في ذلك "كوانتوم سكيب" و" أيونيك ماتريالز" تعمل بشكل أساسي على تطوير وإنتاج المواد الإلكتروليتية المستخدمة في تصنيع هذه البطاريات.

- كما تتطور أنشطة البحث والتطوير بسرعة داخل الشركات الكبرى.

- حددت "يول" 54 شركة كبرى تشارك في البحث والتطوير الخاص بالبطاريات الصلبة.

- يتضمن ذلك مثل "بي إم دبليو" و"فولكس فاجن" و"هيونداي"، و"تويوتا" التي تتمتع بخبرة كبيرة في مجال تطوير البطاريات الصلبة، ويعمل 200 مهندس بها على تطوير هذه البطاريات.

- تعد مشاركة شركات السيارات المصنعة للسيارات الكهربائية في عملية تطوير البطاريات الصلبة أمرًا مهمًا للغاية من أجل تسريع تطوير هذه البطاريات من أجل الاستخدام التجاري.

- تتوقع "يول" أن يبدأ الإنتاج الضخم لبطاريات الحالة الصلبة بحلول عام 2022.

- بشكل عام أصبحت عملية تطوير البطاريات الصلبة تتم من خلال شراكات بين شركات تعمل في مجالات مختلفة.

- من بين الشركات المشاركة في عملية التطوير الشركات المصنعة لخلايا بطاريات الليثيوم أيون التقليدية مثل "سامسونج إس دي آي" و" LG Chem" و"إيه 123 سيستمز"، وموردو فاصل البطارية  مثل "Asahi Kasei"، وموردو المواد مثل "سولفاي" و"Umicore".

المصادر: إليكترونيك ديزاين