ما همواره با عناوینی مواجه میشویم که وعده یک “انقلاب” در فناوری باتری و تغییر همیشگی خودروهای برقی را میدهند. اما در عمل، وقتی به نمایشگاههای خودرو سر میزنیم، پیشرفتها آنچنان چشمگیر به نظر نمیرسند. این پدیده باعث شد تا به سراغ متخصصان برجسته فناوری باتری خودرو برقی برویم و بررسی کنیم که در پشت پرده چه میگذرد: کدام فناوریها هماکنون در دسترس قرار دارند، کدامیک احتمالاً در آینده نزدیک فراگیر خواهند شد و کدام دسته صرفاً در حد یک رویای آزمایشگاهی باقی میمانند؟
پراناو جاسوانی، تحلیلگر فناوری در موسسه اطلاعات بازار IDTechEx، پیچیدگی این حوزه را اینگونه توصیف میکند: «هیجانزده شدن در مورد باتریها آسان به نظر میرسد، زیرا آنها ساختار بسیار پیچیدهای دارند. کوچکترین تغییرات میتوانند تأثیرات بسیار بزرگی ایجاد کنند.» به همین دلیل، شرکتهای متعددی از خودروسازان تا تأمینکنندگان، در حال آزمایش روی جزئیات دقیق باتریها هستند. برای مثال، تعویض یک ماده رسانای الکتریکی با مادهای دیگر، ممکن است دامنه حرکتی خودروی برقی را تا ۵۰ مایل (حدود ۸۰ کیلومتر) افزایش دهد، یا بازنگری در نحوه چیدمان بستههای باتری، هزینههای تولید را به قدری کاهش دهد که مشتری نهایی طعم آن را در قیمت خودرو بچشد.
با این حال، کارشناسان تأکید دارند که ورود حتی کوچکترین تغییرات به خط تولید انبوه خودروها، فرآیندی طولانی، گاهی بیش از ۱۰ سال، نیاز دارد. اولینا استویکو، که رهبری تیم فناوری باتری در موسسه تحقیقاتی BloombergNEF را بر عهده دارد، میگوید: «بدیهی است که باید اطمینان حاصل کنیم هر آنچه در یک EV قرار میدهیم، به خوبی کار میکند و تمام استانداردهای ایمنی را پشت سر میگذارد.» این فرآیند شامل ایدهپردازی دانشمندان، یافتن راه اجرای آن توسط تأمینکنندگان و در نهایت، آزمایشهای دقیق و سختگیرانه خودروسازان روی هر تکرار از فناوری جدید میشود. در تمام این مدت، یک سوال کلیدی همواره مطرح میشود: آیا این بهبود، توجیه اقتصادی دارد؟ به همین دلیل منطقی است که هر دستاورد آزمایشگاهی، لزوماً به جادهها راه پیدا نمیکند.
در حال حاضر، تمام پیشرفتهای بزرگی که واقعاً در حال وقوع هستند، یک نقطه مشترک دارند: همگی به نوعی به باتری لیتیوم یون مربوط میشوند. اگرچه شیمیهای دیگری نیز وجود دارند، اما به گفته خانم استویکو، «لیتیوم یون در حال حاضر بسیار بالغ شده است» و سرمایهگذاریهای هنگفتی روی آن صورت گرفته، لذا هر فناوری جدیدی باید با این وضعیت تثبیتشده رقابت کند. در جدول زیر، فناوریهایی که در اکوسیستم لیتیوم-یون در حال تغییر بازی هستند، بررسی شدهاند:
| فناوری | مزیت کلیدی (چرا هیجانانگیز است) | چالش (چرا دشوار است) | وضعیت کنونی |
| لیتیوم آهن فسفات (LFP) | استفاده از آهن و فسفات (ارزان) به جای نیکل و کبالت (گران و حساس). پایداری بیشتر و تخریب کندتر پس از چرخههای شارژ متعدد. | چگالی انرژی پایینتر (ذخیره شارژ و دامنه حرکتی کمتر در هر بسته). | در چین بسیار رایج است و در سالهای آینده در اروپا و آمریکا محبوبتر خواهد شد. |
| نیکل بیشتر | افزایش محتوای نیکل در باتریهای لیتیوم نیکل منگنز کبالت، چگالی انرژی را بالا میبرد (دامنه بیشتر بدون افزایش وزن). همچنین به معنای کبالت کمتر (مادهای گران و دارای چالشهای اخلاقی در استخراج) است. | باتریهای با نیکل بالا پایداری بالقوه کمتری دارند و ریسک «فرار حرارتی» (آتشسوزی) در آنها بیشتر میشود. این امر نیازمند طراحی دقیقتر و در نتیجه گرانتر خواهد بود. | بیشتر در خودروهای برقی ردهبالا (Premium) مورد استفاده قرار خواهد گرفت. |
| فرآیند الکترود خشک | حذف حلالهای شیمیایی در ساخت الکترود (کاهش خطرات زیستمحیطی) و حذف مرحله انرژیبر خشککردن. این امر باعث صرفهجویی در زمان، هزینه و فضای فیزیکی خط تولید میشود. | پیچیدگی فنی استفاده از مواد به شکل پودر خشک، بیشتر از فرآیند دوغابی (Slurry) سنتی به شمار میرود. | تسلا (Tesla) در حال حاضر از این فرآیند برای آند (الکترود منفی) استفاده میکند. LG و Samsung SGI نیز در حال کار روی خطوط تولید آزمایشی هستند. |
| سلول-به-پک | حذف ماژولهای میانی و قرار دادن سلولها مستقیماً در ساختار پک. این کار فضای بیشتری برای سلولهای فعال ایجاد میکند (افزایش دامنه تا حدود ۵۰ مایل) و هزینههای تولید را کاهش میدهد. | کنترل فرار حرارتی و حفظ یکپارچگی ساختاری پک دشوارتر میشود. همچنین، تعویض یک سلول معیوب تقریباً غیرممکن شده و اغلب نیاز به تعویض کل پک خواهد بود. | در حال حاضر توسط غولهایی مانند تسلا (Tesla)، BYD و شرکت چینی CATL استفاده میشود. |
| آندهای سیلیکونی | در حال حاضر آند باتریهای لیتیوم-یون از گرافیت ساخته میشود. افزودن سیلیکون به این ترکیب، پتانسیل ذخیره انرژی بیشتر (دامنه طولانیتر) و شارژ بسیار سریعتر (بالقوه شش تا ۱۰ دقیقه) را فراهم میکند. | سیلیکون در آلیاژ با لیتیوم، هنگام شارژ و دشارژ، منبسط و منقبض میشود. این انبساط و انقباض باعث تنش مکانیکی، ترکخوردگی و کاهش شدید ظرفیت باتری در طول زمان میگردد. | تسلا (Tesla) از مقدار کمی سیلیکون در آندهای گرافیتی خود بهره میبرد. مرسدسبنز و جنرال موتورز (GM) نیز اعلام کردهاند به تولید انبوه این فناوری نزدیک شدهاند. |
در افق بعدی، فناوریهایی قرار دارند که مراحل آزمایش را پشت سر گذاشتهاند اما هنوز به مرحلهای نرسیدهاند که تولیدکنندگان خطوط تولید خود را برای آنها آماده کنند. یکی از آنها باتریهای سدیم یون (Sodium-Ion) هستند. سدیم در همهجا یافت میشود، ارزانتر و پردازش آن آسانتر از لیتیوم است. این باتریها در دماهای بسیار بالا یا پایین عملکرد بهتری دارند و پایدارترند. شرکت CATL اعلام کرده که تولید انبوه آنها را سال آینده آغاز میکند. با این حال، یونهای سدیم سنگینتر از یونهای لیتیوم هستند، بنابراین به طور کلی انرژی کمتری در هر بسته ذخیره میکنند و شاید برای سیستمهای ذخیره انرژی ثابت، مناسبتر از خودروها باشند.
فناوری دیگر، باتریهای حالت جامد (Solid State) محسوب میشود که خودروسازان سالهاست وعده آن را میدهند. این فناوری، الکترولیت مایع یا ژل در باتریهای لیتیوم-یون معمولی را با یک الکترولیت جامد جایگزین میکند. مزایای آن شامل چگالی انرژی بیشتر، شارژ سریعتر، دوام بالاتر و ایمنی بسیار بیشتر (چون الکترولیت مایع قابل اشتعال و نشت وجود ندارد) میشود. تویوتا (Toyota) اعلام کرده که اولین خودروهای خود با این باتریها را در سال ۲۰۲۷ یا ۲۰۲۸ روانه بازار خواهد کرد. با این حال، بزرگترین چالش، تولید انبوه است. ساخت لایههای الکترولیت جامد بدون نقص، بسیار دشوار تلقی میشود و صنعت هنوز بر سر اینکه کدام نوع الکترولیت جامد بهترین گزینه است، به توافق نرسیده.
در نهایت، ایدههایی وجود دارند که شاید در دنیای واقعی چندان منطقی نباشند. شارژ بیسیم (Wireless Charging) نمونه بارز آن است. راحتی نهایی؛ خودرو را پارک میکنید و بدون نیاز به کابل، شارژ آغاز میشود. پورشه نمونه اولیهای را به نمایش گذاشته است. اما به گفته جاسوانی (از IDTechEx)، مشکل اینجاست که فناوری شارژرهای سیمی فعلی «کاملاً خوب» کار میکنند و نصب آنها بسیار ارزانتر تمام میشود. او انتظار دارد شارژ بیسیم در موارد بسیار محدود (مانند اتوبوسهایی که در ایستگاهها روی پد شارژ توقف میکنند) استفاده شود، اما بعید به نظر میرسد که این فناوری هرگز به صورت جریان اصلی درآید.
اولین نظر را بنویسید