في الوقت الحالي، لا يوجد حل قابل للتطبيق لمسألة فصل بطارية الحالة الصلبة بسبب مرحلة البحث والتطوير المستمرة، والتي تمثل العديد من التحديات التقنية والاقتصادية والتجارية التي لم يتم حلها. ونظرًا للقيود التقنية الحالية، لا يزال الإنتاج الضخم هدفًا بعيد المنال، كما أن بطاريات الحالة الصلبة غير متوفرة في السوق بعد.
ما الذي يعيق تطوير بطاريات الحالة الصلبة؟
بطاريات الحالة الصلبةاستخدم المنحل بالكهرباء الصلب بدلا من المنحل بالكهرباء السائل الموجود في التقليديةبطاريات الليثيوم أيون. تتكون بطاريات الليثيوم السائلة التقليدية من أربعة مكونات أساسية: القطب الموجب، والقطب السالب، والكهارل، والفاصل. في المقابل، تستخدم بطاريات الحالة الصلبة إلكتروليتًا صلبًا بدلاً من نظيره السائل التقليدي.
بالنظر إلى الإمكانات الكبيرة التي تتمتع بها تقنية بطاريات الحالة الصلبة هذه، لماذا لم يتم طرحها في السوق حتى الآن؟ لأن الانتقال من المختبر إلى التسويق يواجه تحديين:الجدوى الفنيةوالجدوى الاقتصادية.
- 1. الجدوى الفنية: جوهر بطارية الحالة الصلبة هو استبدال المنحل بالكهرباء السائل بالكهرباء الصلبة. ومع ذلك، فإن الحفاظ على الاستقرار في السطح البيني بين المنحل بالكهرباء الصلب ومادة القطب يمثل تحديًا كبيرًا. يمكن أن يؤدي الاتصال غير الكافي إلى زيادة المقاومة، وبالتالي تقليل أداء البطارية. بالإضافة إلى ذلك، تعاني الشوارد الصلبة من انخفاض الموصلية الأيونية وأبطأأيون الليثيومالتنقل، مما يؤدي إلى تباطؤ سرعات الشحن والتفريغ.
- وعلاوة على ذلك، فإن عملية التصنيع أكثر تعقيدا. على سبيل المثال، يجب إنتاج الشوارد الصلبة الكبريتيدية تحت حماية الغاز الخامل لمنع تفاعلات الرطوبة في الهواء التي تولد غازات سامة. هذه العملية عالية التكلفة والصعبة تقنيًا تعيق حاليًا جدوى الإنتاج الضخم. علاوة على ذلك، غالبًا ما تختلف ظروف الاختبارات المعملية اختلافًا كبيرًا عن بيئات العالم الحقيقي، مما يجعل العديد من التقنيات غير قادرة على تحقيق النتائج المتوقعة.
- 2. الجدوى الاقتصادية:تبلغ تكلفة بطاريات الحالة الصلبة أكثر بعدة مرات من بطاريات الليثيوم السائلة التقليدية، كما أن الطريق إلى التسويق محفوف بالصعوبات. على الرغم من أنه يتمتع بأمان أعلى من الناحية النظرية، إلا أنه من الناحية العملية، قد يتحلل المنحل بالكهرباء الصلب عند درجات حرارة عالية، مما يؤدي إلى انخفاض أداء البطارية أو حتى فشلها.
- بالإضافة إلى ذلك، قد تتشكل التشعبات أثناء عملية الشحن والتفريغ، مما يخترق الفاصل ويسبب دوائر قصيرة وحتى انفجارات، مما يجعل السلامة والموثوقية قضية مهمة. علاوة على ذلك، عندما يتم توسيع نطاق عملية التصنيع على نطاق صغير للإنتاج الصناعي، فإن التكاليف سوف ترتفع بشكل كبير.
متى ستصل بطاريات الحالة الصلبة؟
من المتوقع أن تجد بطاريات الحالة الصلبة تطبيقات أساسية في الإلكترونيات الاستهلاكية المتطورة، والمركبات الكهربائية صغيرة الحجم، والصناعات ذات متطلبات الأداء والسلامة الصارمة، مثل الفضاء الجوي. ومع ذلك، فإن بطاريات الحالة الصلبة المتوفرة حاليًا في السوق لا تزال في المراحل الأولى من تسويق المفهوم.
شركات السيارات البارزة والشركات المصنعة لبطاريات الليثيوممثل SAIC Motor، وGAC-Toyota، وBMW، وCATL، وBYD، وEVE تعمل بنشاط على تطوير بطاريات الحالة الصلبة. ومع ذلك، واستنادًا إلى أحدث جداول الإنتاج الخاصة بهم، فمن غير المرجح أن يبدأ الإنتاج الضخم على نطاق واسع لبطاريات الحالة الصلبة قبل 2026-2027 على أقرب تقدير. حتى تويوتا اضطرت إلى مراجعة جدولها الزمني عدة مرات وتخطط الآن لبدء الإنتاج الضخم في عام 2030.
من المهم ملاحظة أن الجدول الزمني لتوافر بطاريات الحالة الصلبة قد يختلف بسبب عوامل مختلفة مثل التحديات التكنولوجية والموافقة التنظيمية.
الاعتبارات الرئيسية للمستهلكين
بينما نراقب عن كثب التطورات فيبطارية ليثيوم الحالة الصلبةفي هذا المجال، من الأهمية بمكان بالنسبة للمستهلكين أن يظلوا يقظين وألا يتأثروا بالمعلومات المبهرة ظاهريًا. ورغم أن الإبداع الحقيقي والاختراقات التكنولوجية تستحق الترقب، فإنها تتطلب وقتاً للتحقق منها. دعونا نأمل أنه مع تقدم التكنولوجيا ونضوج السوق، ستظهر حلول طاقة جديدة أكثر أمانًا وبأسعار معقولة في المستقبل.
⭐ انقر أدناه لمعرفة المزيد عن بطارية الحالة الصلبة:
وقت النشر: 30 أكتوبر 2024