تتسارع وتيرة التقدم في صناعات السيارات وتخزين الطاقة نحو بطاريات الحالة الصلبةمع إعلانات تتراوح بين تحالفات استراتيجية ونماذج أولية جاهزة للاختبار. في أوروبا، حيث يُعدّ العرض والقدرة التنافسية الصناعية أمرًا بالغ الأهمية، تُمثّل هذه الخطوات نقطة تحول في الجيل القادم من المركبات الكهربائية.
وفي الوقت نفسه، تعمل الشركات المصنعة الكبرى على تحديد جداول الطرح التي تتقارب في الغالب في نهاية العقد، مع تحسين عمليات الإنتاج وإحراز تقدم في كثافة الطاقةالسلامة والتكاليفالرسالة المشتركة واضحة: التكنولوجيا تنضج وتدخل مرحلة التحقق مع التركيز على التصنيع على نطاق واسع.
ماذا تقدم البطاريات ذات الحالة الصلبة؟
أمام خلايا أيونات الليثيوم التقليديةتحل ASSBs محل الإلكتروليت السائل بآخر صلب، مع مزايا في الاستقرار الحرارييؤدي هذا إلى تقليل التدهور وإمكانية دمج مواد عالية الأداء للأنود والكاثود. تشير هذه النتيجة إلى زيادة الطاقة في الحجم نفسه، وزيادة كفاءة استخدام المساحة في المركبة.
تشير العديد من التطورات الأخيرة إلى ما يلي: مضاعفة كثافة الطاقة لكل حجم وقبول طاقة شحن أكبر، حيث تُقدَّر أوقات إعادة الشحن بنحو الثلث عن المعايير الحالية. ستتيح هذه التحسينات، في حال اعتمادها في الإنتاج، مدىً أطول أو حزمة بطاريات أصغر دون التضحية بالأداء.
علاوة على ذلك، فإن استخدام العمليات مثل القطب الجاف يَعِدُ هذا النظام بخفض الخطوات المكلفة والمستهلكة للطاقة من خلال الاستغناء عن تجفيف المذيبات في التصنيع. يكمن التحدي في تحقيق التجانس والقدرة على التكرار على نطاق واسع، وهو شرط أساسي لاعتماد السيارات.
- كثافة طاقة أعلى و إمكانية الحكم الذاتي أعلى.
- تحسين الأداء الحراري و خطر أقل في مواجهة الأحداث الحرجة.
- إمكانية شحن أسرع مع ضغط أقل على الخلية.
- عمليات إنتاج جديدة (على سبيل المثال، القطب الجاف) مع الكفاءات المحتملة.
التقويم والشراكات الرئيسية
وفي أوروبا، اتخذت BMW خطوة مهمة من خلال الشراكة مع سامسونج SDI والطاقة الصلبة لتقييم خلايا الحالة الصلبة باستخدام إلكتروليت طورته الشركة. تتضمن الخطة تصنيع الخلايا في بيئة واسعة النطاق، والتحقق من صحتها في مركبات التقييم من الجيل التالي، بهدف تسويقها تجاريًا في حال استيفائها للمتطلبات المتفق عليها.
يجمع هذا التعاون بين خلايا ASSB المنشورية من Samsung SDI وخبرة Solid Power في مجال الإلكتروليتات الصلبة، بينما تتولى BMW مسؤولية الوحدات والحزم. على الرغم من أن العلامة التجارية البافارية تتجه نحو تصميمات خلية إلى حزمة تركز التعاونات الحالية، التي لا تحتوي على وحدات في فئتها الجديدة من المركبات الكهربائية، على الوحدات والحزم لتسريع الاختبارات والمقارنات.
من جانبها، تزعم شركة نيسان أن نماذجها الأولية حققت أهداف الأداء الداخلية: كثافة الطاقة المزدوجة وقوة شحن أكبر، مما يُترجم عمليًا إلى مدى أطول وإعادة شحن أسرع. تُشغّل الشركة بالفعل خطًا تجريبيًا في يوكوهاما، وتُحافظ على خطتها نحو الإنتاج الضخم بدءًا من السنة المالية 2028، بتكلفة مُستهدفة في حدود 75 دولار أمريكي / كيلوواط ساعة.
ولتحقيق ذلك، تتعاون نيسان مع شركة LiCAP الأمريكية في أقطاب كهربائية جافةيُعد هذا عنصرًا أساسيًا لزيادة الإنتاج. ويتمثل التحدي الآن في استقرار العمليات، وضمان جودة الأقطاب الكهربائية كبيرة الحجم، وضمان إمكانية التكرار في الدورات الصناعية - وهي خطوات أساسية قبل الانتقال إلى الإنتاج بكميات كبيرة.
ومن اليابان تأتي أيضًا خطط من تويوتا، التي تنوي تقديم تقنية الحالة الصلبة في البداية في طراز عالي الأداء، مع مدى الهدف يصل إلى 1.200 كمورغم أن الترويج لها سيأتي في وقت لاحق، فإن التكامل التقني في المنصات الكهربائية القائمة من شأنه أن يمهد الطريق لنشرها عبر نطاقات أوسع بمرور الوقت.
في الصين، أعلنت مجموعة شيري (الشركة الأم لـ OMODA وJAECOO وLEPAS) عن وحدة الحالة الصلبة 600 واط / كجممع ادعاءات بتحقيق مسافة تتراوح بين 1.300 إلى 1.500 كيلومتر لكل شحنة واجتياز اختبارات السلامة ضد الثقوب دون اشتعال أو دخان، تتوقع الشركة بدء الطرح التجاري لسيارتها في عام 2027، مما يزيد من المنافسة العالمية لتكون الأولى في السوق.
التأثير في أوروبا وإسبانيا
بالنسبة للسوق الأوروبية، حيث تلعب سلسلة قيمة BMW والموردون مثل [غير واضح] دورًا محوريًا سامسونج SDIسيُمثل اعتماد ASSB نقلة نوعية في مجال مدى الشحن والتعبئة والتغليف، مما سيؤثر بشكل مباشر على تنافسية المركبات الكهربائية المُصنّعة في المنطقة. كما يُعدّ هذا الأمر استراتيجيًا لتقليل الاعتماد على الإمدادات الأساسية.
من الناحية البيئية، تشير وزارة النقل والبيئة إلى أن هذه البطاريات يمكن أن تقلل بشكل كبير أثار الكربون بفضل كثافتها العالية ومتطلباتها المادية المنخفضة لكل كيلوواط/ساعة. وسيكون التأثير أكبر لو جاءت المواد الخام من مصادر أقل تأثيرًا على البيئة، مثل استخراج الليثيوم من المحاليل الملحية الحرارية الأرضية، مقارنةً بالطرق التقليدية.
إن السباق عالمي: ففي الولايات المتحدة، يعمل بعض المطورين على تحقيق أهداف أولية فيما يتعلق بالقدرة الصناعية، وفي آسيا، تتضاعف الإعلانات. خطوط الطيران والجداول التجريبية من حيث الإنتاج. وتعمل أوروبا على تعزيز مكانتها من خلال مشاريعها الخاصة وتحالفاتها التكنولوجية لتجنب تفويت فرصة اللحاق بالجيل القادم من البطاريات.
تحديات التصنيع والتكاليف
يعتمد الانتقال من النماذج الأولية إلى الإنتاج الضخم على إتقان الواجهات قطب كهربائي صلبللتحكم في البنية الدقيقة للقطب الجاف والحفاظ على إنتاجية عالية وجودة ثابتة. يجب أن تكون كل خطوة من خطوات العملية قابلة للتكرار والتتبع ومتوافقة مع معايير صناعة السيارات.
من حيث التكاليف، الأهداف حول 75 دولار أمريكي / كيلوواط ساعة لقد وضعوا معيارًا لتوسيع نطاق الوصول إلى المركبات الكهربائية ذات المدى الطويل والشحن السريع. ويتطلب تحقيق ذلك تحسينات متزامنة في المواد والعمليات وقابلية التوسع، بالإضافة إلى سلاسل توريد مرنة ومتنوعة.
إذا اجتمعت عمليات التحقق من الأداء والسلامة والمتانة مع النضج الصناعي، فسوف تكون البطاريات ذات الحالة الصلبة جاهزة للانتقال من المختبر إلى الطريق ضمن الإطار الزمني الذي يعمل به المصنعون، مع تأثير ملموس على السوق الأوروبية وفي أهداف المناخ للقارة.
