أكثر أنواع بطاريات المركبات الكهربائية كفاءة واستدامة

وسط التدفق المزدهر للسيارات الكهربائية في جميع أنحاء العالم، ركز صانعو السيارات وشركات التكنولوجيا على تحسين الجزء الأكثر حيوية وتكلفة من المركبات الكهربائية وهى البطاريات، فهي ليست متشابهة، ويستخدم المصنعون مجموعة من أنواع البطاريات المختلفة، لذلك قررنا اختيار وترتيب ثلاثة أنواع من البطاريات الأكثر شهرة، وهي: بطاريات الليثيوم، وبطاريات الحالة الصلبة، وبطاريات أيون الصوديوم.

وسنقارن البطاريات باستخدام أربعة معايير: السلامة وكثافة الطاقة ووقت الشحن والاستدامة والسعر.

كيف تختلف أنواع البطاريات؟

بطاريات الليثيوم أيون وبطاريات الحالة الصلبة متشابهة إلى حد كبير، ويستخدم النوعان الليثيوم لإنتاج الطاقة الكهربائية، ولهما أنود (الطرف السالب للبطارية)، وكاثود (الطرف الموجب للبطارية)، وإلكتروليت يساعد على نقل الأيونات من الكاثود إلى القطب الموجب والعكس صحيح.

وهى تختلف بشكل أساسي في حالة الإلكتروليت وتستخدم بطاريات أيونات الليثيوم إلكتروليتات سائلة وتستخدم بطاريات الحالة الصلبة إلكتروليتات صلبة.

وبالنسبة لبطاريات أيون الصوديوم، تخيل نفس البنية بالضبط – والفرق الوحيد هو أن أيونات الصوديوم تحل محل أيونات الليثيوم.

وهنا نصنف أنواع البطاريات هذه وفقًا لمعاييرنا المختارة:

1-السلامة

بطاريات الليثيوم أيون قابلة للاشتعال للأسف، ويتعلق ذلك في الغالب بإلكتروليتاتها السائلة، والتي تكون متطايرة وغير مستقرة عند تعرضها لدرجات حرارة عالية.

في المقابل، تكون الإلكتروليتات الصلبة لبطاريات الحالة الصلبة أكثر استقرارًا وتقلل بشكل كبير من خطر نشوب حريق.

أما بالنسبة لبطاريات أيون الصوديوم، فهي غير قابلة للاشتعال ولا تسمح بأي هروب حراري، مما يجعلها الخيار الأكثر أمانًا.

2- كثافة الطاقة ووقت الشحن

تأتي بطاريات أيون الصوديوم هنا قصيرة بعض الشيء، وأيونات الصوديوم أكبر وأكثر كثافة من أيونات الليثيوم، مما يعني أننا بحاجة إلى قدر أكبر بكثير من الأول لتخزين وإنتاج الطاقة المكافئة.

وعلى الجانب الإيجابي، من المتوقع أن تتمتع بطارية أيون الصوديوم من CATL (أفضل مثال لدينا حتى الآن) بكثافة طاقة تبلغ 160 وات في الساعة / كجم، وستستغرق 15 دقيقة للوصول إلى 80٪ من شحنتها، وهذا في الواقع على قدم المساواة مع بطاريات الليثيوم أيون الموجودة حاليًا في السوق، والتي تتراوح من 140 واط / كجم إلى 240 واط / كجم.

3- الاستدامة

هنا لدينا معركة العناصر: الليثيوم مقابل الصوديوم.

الليثيوم عنصر نادر نسبيًا على الأرض ولا يأتي الطلب المتزايد عليه بدون تأثير بيئي، وفقًا لمعهد أبحاث الطاقة لا يستهلك استخراج الليثيوم ملايين الجالونات من الماء فحسب، بل يضر أيضًا بالتربة ويسبب تلوثًا للهواء.

وفى المقابل، الصوديوم هو العنصر السابع الأكثر وفرة على الأرض (1200 مرة أكثر شيوعًا من الليثيوم)، ويمكن العثور عليه إلى حد كبير فى أى مكان على الأرض، بما فى ذلك مياه البحر، بالإضافة إلى ذلك فإن استخراجه لا يأتي مع نفس المخاوف البيئية.

4- السعر

وفرة الصوديوم تجعله بطبيعة الحال خيارًا أقل تكلفة، كما أنها تكلف أقل فى الاستخراج والتنقية.

علاوة على ذلك، يمكن تصنيع خلايا أيون الصوديوم بمعادن وفيرة مثل الحديد والمنجنيز في المقابل، تتطلب بطاريات الليثيوم أيون الكوبالت، وهو معدن ذو احتياطيات جيولوجية محدودة وهو أيضًا أغلى جزء من البطارية، ويبلغ سعره حوالي 28500 دولار للطن.

ويبدو أن الخيار الأكثر تكلفة هو بطاريات الحالة الصلبة؛ لأن إنتاج الإلكتروليتات الصلبة أكثر تكلفة على وجه التحديد، ومن المتوقع أن تتكلف بطاريات الحالة الصلبة 80-90 دولارًا / كيلوواط ساعة بحلول عام 2030، بينما من المتوقع أن يصل سعر بطاريات الليثيوم إلى 60 دولارًا / كيلوواط ساعة بحلول نفس الوقت.

اقرأ المزيد: تسريبات تتحدث عن سيارة أبل المنتظرة

اقرأ المزيد: بولاريس تعلن عن السيارة الكهربائية Ranger XP Kinetic