عادة ما يصطدم حلم امتلاك سيارة كهربائية بالواقع في محطة الشحن. تمتلئ المركبات التي تعمل بالبنزين في دقائق معدودة، لكن يتعين على سائقي المركبات الكهربائية تحمل فترات انتظار طويلة لإعادة شحن بطارياتهم. يعد هذا الإزعاج المزعج سببًا رئيسيًا للعديد من مشتري السيارات الذي يمنعهم من إجراء التبديل، لكن التقدم التكنولوجي الكبير في آسيا قد يؤدي أخيرًا إلى القضاء على عنق الزجاجة في الشحن تمامًا.
كشف باحثون في الأكاديمية الصينية للعلوم عن بطارية جديدة مصنوعة من معدن ستيتليثيوم ستغير قواعد السرعة والتخزين. يمكن لهذا النموذج الأولي أن يتم شحنه وتفريغه بالكامل خلال ثلاث دقائق تقريبًا. بالنسبة للسائقين عمومًا، يعني هذا أن التوقف للحصول على الكهرباء قد لا يستغرق قريبًا وقتًا أطول من التوقف التقليدي عند مضخة البنزين.
تتميز البطارية الجديدة بسرعة شحن رائعة، ولكنها توفر أيضًا قدرًا هائلاً من الطاقة في مساحة صغيرة. وحقق فريق البحث كثافة طاقة قدرها 451.5 واط ساعة/كجم. وعندما تقارن ذلك بخلايا فوسفات الحديد الليثيوم القياسية الموجودة في معظم السيارات الكهربائية التجارية اليوم، والتي تحوم حول 200 واط ساعة/كجم، فإن القفزة مذهلة. تعمل هذه التقنية على مضاعفة سعة تخزين الطاقة بشكل فعال، مما يعد بتوسيع نطاق قيادة السيارات الكهربائية المستقبلية بشكل كبير دون إضافة وزن إضافي إلى إطار السيارة.
يستهدف العلم الذي يقف وراء هذا الإنجاز عيبًا شهيرًا في تصميمات الحالة الصلبة. ركز الفريق على مادة إلكتروليتية تسمى فلوريد البولي فينيلدين (PVDF) لنقل الشحنة الكهربائية. عادةً، تتحلل الملدنات المستخدمة للحفاظ على مرونة هذه المادة بسرعة تحت الجهد العالي، مما يؤدي إلى تدمير البطارية. وقد قام الباحثون بحل هذه المشكلة باستخدام مذيب مؤقت أثناء التصنيع يعمل على قفل مكونات التثبيت بأمان داخل شبكة البوليمر. وهذا يمنع التفاعلات الجانبية المدمرة عندما تعمل البطارية بطاقة عالية.
واللافت للنظر أن هذا الأداء الفائق لا يدمر البطارية بعد عدة استخدامات. أثناء الاختبار في ظل ظروف شحن مكثفة وسريعة، أكملت الخلية 700 دورة متواصلة مع احتفاظها بنسبة 81.9% من سعتها الأصلية. قام الباحثون بربط الإلكتروليت الخاص بهم بكاثود عالي الجهد وعالي النيكل لإثبات قدرة النظام على تحمل التآكل في العالم الحقيقي.
تعتبر السلامة مجالًا آخر تسبب فيه بطاريات الليثيوم أيون التقليدية القلق، نظرًا لميلها إلى اشتعال النيران عند تلفها. ولاختبار متانة هذا التصميم الجديد، أجرى العلماء اختبار اختراق الأظافر على نسخة كبيرة من البطارية على شكل خلية كيسية. وحتى مع وجود مسمار معدني مدفوع بالكامل عبر مركزها، ظلت خلية الحالة الصلبة مستقرة ولم تنفجر أو تشتعل. يعد هذا المستوى العالي من السلامة الجوهرية أمرًا بالغ الأهمية لمصنعي السيارات الذين يجب عليهم حماية الركاب أثناء الاصطدامات.
هذا الاختراق ليس مجرد صدفة معملية معزولة، حيث أن العديد من البطاريات الثقيلة تتسابق نحو الإنتاج التجاري. أعلنت شركة Ganfeng Lithium أن خلية الحالة الصلبة بقدرة 400 واط/كجم اجتازت بنجاح التحقق الهندسي بعد تجاوز 1100 دورة، وقد أنشأت شركة Pure Lithium الناشئة بالفعل قدرة إنتاجية سنوية تبلغ 500 ميجاوات/ساعة لمتغيرات الحالة الصلبة المقاومة للحريق الخاصة بها.
لا تزال كيمياء LFP ذات الأسعار المعقولة ولكن الثقيلة تهيمن على مشهد السيارات الكهربائية في الوقت الحالي. تظهر بيانات السوق أن شركة CATL العملاقة للتكنولوجيا تسيطر على قطاع LFP الصيني بحصة سوقية تبلغ 38.9٪، وتوفر 19.53 جيجاوات في الساعة من البطاريات. وتحتل شركة BYD المركز الثاني بحصة 20.9%، تليها شركة Gotion High-tech بحصة 8.0%. ينمو الموردون متوسطو الحجم مثل Rept Battero Energy وZenergy بسرعة، حيث يحققون مكاسب تركيب على أساس سنوي بنسبة 45.6% و57.9% على التوالي.
ويهدف اللاعبون الرئيسيون في هذا القطاع، بما في ذلك CATL، وSunwoda، وFarasis Energy، إلى جلب بطاريات الحالة الصلبة إلى السوق بين عامي 2026 و2027. وإذا تمكنت هذه الشركات من نقل تكنولوجيا الشحن السريع الخاصة بها من التطوير إلى الإنتاج بكميات كبيرة، فقد تخضع صناعة السيارات لتحول دائم. ولن يُنظر إلى السيارات الكهربائية باعتبارها مقايضة، بل ستصبح بدلا من ذلك الخيار الواضح والمريح للسائقين.
