بطاريات أيونات الصوديوم: هل هي منافس واعد لليثيوم

FXNEWSTODAY - يبحث مصنعو المركبات الكهربائية باستمرار عن طرق لتحسين عمر البطارية لتوفير بطاريات أكثر موثوقية يمكنها تشغيل المركبات الكهربائية بكفاءة أكبر لمسافة أطول. حتى الآن، اعتمد مصنعو البطاريات بشكل كبير على منتجي الليثيوم لتزويدهم بالمعادن اللازمة لتشغيل منتجاتهم. ومع ذلك، فإن الطلب المتزايد على الليثيوم والإمدادات المحدودة من المعدن تعني أن مصنعي البطاريات يبحثون عن خيارات بديلة ويهدفون إلى إعادة تدوير المزيد من البطاريات. كما يستثمرون بكثافة في البحث والتطوير لتحسين أداء ودورة حياة بطارياتهم. سيساعد هذا في تحسين الكفاءة في المركبات الكهربائية وتخزين البطاريات على نطاق المرافق.

تبحث بعض الشركات عن بدائل للبطاريات التي تعمل بالليثيوم لأنها تتطلب كميات هائلة من الماء والطاقة لإنتاجها، ويصعب إعادة تدويرها. تستكشف الشركة الأسترالية Nation Energie، وهي مشروع مشترك بين Faradion وICM Investments، إمكانات البطاريات التي تعمل بالصوديوم، والتي تعتقد أنها قد تكون أكثر استدامة. قامت الشركة بتثبيت أول بطارية صوديوم أيون فاراديون في موقع في وادي يارا في نيو (NYSE:NIO) ساوث ويلز في عام 2022 لتجربة التكنولوجيا.

صرح جيمس كوين، الرئيس التنفيذي لشركة فاراديون ومقرها المملكة المتحدة، "الصوديوم هو مصدر أكثر استدامة للبطاريات [من الليثيوم].؛ وأضاف كوين، "إنه متاح على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم، مما يعني أنه أرخص في المصدر، وأقل كثافة في استخدام المياه لاستخراجه ... يستغرق استخراج طن واحد من الليثيوم 682 مرة أكثر من المياه مقابل طن واحد من الصوديوم. هذه كمية كبيرة ".

بديل آخر هو بطاريات الليثيوم والكبريت، والتي تستخدم الكبريت بدلاً من المعادن النادرة، مثل النيكل والمنجنيز والكوبالت، في الكاثود الخاص بها. توجد كميات أكثر وفرة من الكبريت في قشرة الأرض وهو أيضًا منتج ثانوي لمعالجة الغاز الطبيعي وتكرير النفط، مما يعني أنه من الأسهل الوصول إليه من المعادن النادرة، مما يجعل بطاريات الليثيوم والكبريت أكثر استدامة.

وفي حين تستثمر العديد من الشركات في تكنولوجيا البطاريات البديلة، تتطلع شركات أخرى إلى تحسين بطاريات الليثيوم أيون الخاصة بها. يستكشف بعض مصنعي السيارات الكهربائية تكنولوجيا البطاريات ذات الحالة الصلبة، بينما يبحث آخرون في إمكانات أنودات السيليكون في البطاريات.

تستخدم البطاريات ذات الحالة الصلبة إلكتروليتات صلبة بدلاً من الإلكتروليتات السائلة أو المائية المستخدمة في البطاريات التقليدية. النوعان الأكثر شيوعًا من الإلكتروليتات الصلبة هما الإلكتروليتات الصلبة غير العضوية (الأكاسيد والكبريتيدات) والبوليمرات الصلبة (أملاح البوليمر أو بوليمرات الهلام). تزداد شعبية بطاريات الحالة الصلبة بشكل متزايد لأنها أقل عرضة للاشتعال، وكثافة طاقة أعلى، ودورة شحن أسرع. ومع ذلك، فإن تكلفة إنتاجها أعلى من بطاريات الصوديوم.

يعتقد العديد من خبراء الصناعة أنه لا يزال يتعين العثور على إلكتروليت صلب مثالي لتشغيل البطارية بشكل فعال. ومع ذلك، ابتكرت شركة Solid Power التي يقع مقرها في كولورادو بطارية تعتمد على إلكتروليت الكبريتيد والتي تقول إنها تتمتع بكثافة طاقة أعلى بنسبة تتراوح بين 50 و100 في المائة من بطاريات الليثيوم أيون التقليدية. تهدف الشركة إلى توفير بطاريات الحالة الصلبة لـ 800000 سيارة كهربائية سنويًا بحلول عام 2028.

وتمول كل من تويوتا ونيسان اليابانيتين البحث والتطوير في بطاريات الحالة الصلبة، والتي يأملان أن تعمل على تحسين أداء سياراتهما الكهربائية في السنوات القادمة. تأمل تويوتا في إطلاق الإنتاج الضخم للبطاريات الحالة الصلبة بين عامي 2027 و 2028، وتهدف نيسان إلى استخدام التكنولوجيا في سياراتها الكهربائية بحلول عام 2029. وفي الوقت نفسه، تستثمر مرسيدس وبورشه وجنرال موتورز في تقنية أنود السيليكون لتحسين الطاقة وقدرات الشحن لبطارياتها.

ووصف تقرير صادر عن شركة الاستشارات IDTechEx في مايو الإمكانات المتاحة لمواد أنود السيليكون المتقدمة بأنها "هائلة" لتحسين المجالات الحرجة لأداء البطارية. ومع ذلك، تقف العديد من الحواجز في طريق الطرح التجاري للتكنولوجيا، بما في ذلك عمر الدورة، وعمر التخزين، والتكلفة. يبدو أن أنود السيليكون يتفوق على تكنولوجيا بطاريات الحالة الصلبة في الوقت الحاضر إلى حد كبير بفضل العديد من الاختراقات التكنولوجية في السنوات القليلة الماضية، ولكن لا يوجد أي منها جاهز للاستخدام على نطاق تجاري حتى الآن.

كانت بطاريات أنود السيليكون تتمتع بفترة صلاحية لا تتجاوز عامًا واحدًا قبل بضع سنوات، لكن منتجي البطاريات يعتقدون أنهم زادوا هذه الفترة إلى ما بين ثلاث وأربع سنوات اليوم. ويشير الخبراء إلى أن أنود السيليكون قد تكون قادرة على توفير كثافة طاقة تعادل 10 أضعاف كثافة الطاقة التي يوفرها الجرافيت، والذي يستخدم عادة في أنود البطاريات. ومع ذلك، يمكن أن تعاني نفس المواد من تدهور أسرع عند استخدام المزيد من السيليكون.

وأوضح جورجي جورجييف، محلل المواد الخام للبطاريات في شركة الاستشارات Fastmarkets، "خاصة في الغرب، يُنظر إلى التقدم في مجال أنود السيليكون على أنه فرصة استراتيجية لمواكبة الصين، التي تهيمن على سلاسل توريد الأنود القائمة على الجرافيت مع استحواذ منتجي الأنود الصينيين على 98٪ من سوق الأنود العالمية للبطاريات". وأضاف جورجييف، "ومع ذلك، هناك تحديات تقنية كبيرة تواجه أنود السيليكون بنسبة 100٪ مثل تمدد السيليكون الذي يؤثر على طول عمر البطاريات، وهناك حاليًا عدة طرق لإنتاج أنود السيليكون".

يستثمر مصنعو السيارات الكهربائية والبطاريات بشكل كبير في البحث والتطوير في تكنولوجيا البطاريات، سواء في تطوير مواد بديلة للبطاريات أو تحسين الأداء. ومن المتوقع أن يحفز هذا الابتكارات في السنوات القادمة، لتحسين أداء السيارات الكهربائية والبطاريات على نطاق المرافق. ومع ذلك، فمن غير الواضح في الوقت الحاضر أي تكنولوجيا بطاريات ستسود.

اطلع على المقالة الأصلية

investing.com