دراسة رائدة تدحض أساطير شيخوخة البطاريات: بطاريات السيارات الكهربائية مصممة فعلاً لتدوم

يتزايد اعتماد السيارات الكهربائية عالميًا، حيث تقريبًا واحدة من كل خمس سيارات مباعة في عام 2023 كانت كهربائية. بينما تستمر السيارات الكهربائية في تحقيق أرقام قياسية جديدة، هناك مخاوف بين الناس بشأن عمر بطارياتها. 

تعد تكنولوجيا البطاريات محورًا أساسيًا في ثورة السيارات الكهربائية لأنها تزود هذه المركبات بالطاقة وتحدد سرعة الشحن والمدى والأداء العام. عادةً ما تستخدم السيارات الكهربائية بطاريات ليثيوم-أيون القابلة لإعادة الشحن، والتي تتميز بكثافة طاقة عالية وبالتالي تنتج طاقة أكبر بالنسبة لحجمها.

مع ذلك، يظل طول عمر البطارية مصدر قلق رئيسي للمستهلكين، إلى جانب القلق بشأن المدى ووقت الشحن والبنية التحتية، وهذا التقنية التي تؤثر على تصوراتهم. ومع لعب تصورات المستهلكين حول التقنية دورًا رئيسيًا في دفع اعتماد السيارات الكهربائية، من المهم فهم مخاوفهم وتوقعاتهم. 

المسألة هي أن وسائل التواصل الاجتماعي والمقالات الإخبارية تسهم في تشكيل تصور فقدان القيمة المتبقية العالي للسيارات الكهربائية بسبب شيخوخة البطارية.

مع السيارات الكهربائية المستعملة يتم وصفها من قبل وسائل الإعلام بأنها ”مستلقية على الرفوف كالرصاص,” مدعيةً أن شيخوخة البطارية السريعة تقلل بشكل كبير من مدى السيارة، مما دفع العديد من المستهلكين إلى اعتبار السيارات الكهربائية المستعملة غير صالحة للاستخدام. 

لذلك، تولت دراسة جديدة مهمة فحص ما إذا كانت المخاوف المتعلقة بالشيخوخة المبكرة مبررة فعلاً. كما تم تحليل أكثر من 7,000 مركبة لتقديم رؤى عميقة حول عمر البطارية والقيمة المتبقية للمركبة، بهدف تخفيف القلق.

أجريت الدراسة بواسطة AVILOO، الرائدة عالميًا في تشخيص بطاريات السيارات الكهربائية والمركبات الهجينة القابلة للشحن، وتظهر الدراسة أن بطاريات السيارات الكهربائية تحافظ على عمر خدمة طويل حتى عند استخدامها بشكل مكثف.

بينما يختلف عمر البطاريات حسب الشركة المصنعة والعمر، يمكن توقع أن تنافس بل وتتفوق حتى على عمر مكونات نظام الدفع في مركبات محركات الاحتراق الداخلي (ICE).

وجدت الدراسة أن معظم البطاريات تحتفظ بأكثر من 80٪ من سعتها الأصلية، وبالتالي تكون صالحة للاستخدام بعيدًا عن فترة الضمان المعتادة. كما أن التقدم التكنولوجي يساعد فعليًا في زيادة أداء ومتانة البطاريات، ويمكن تحسينها أكثر من قبل المستخدم. 

ما الذي يحدد فعليًا طول عمر البطارية؟

عند البحث في ما يحدد بالضبط مدة بقاء صحة البطارية، وجدت الدراسة أن السعة المتبقية هي ما يحدد ذلك.

تمامًا كما تتآكل الأشياء مع مرور الوقت وتفقد إمكانيتها، كذلك البطاريات. سعة البطارية وكفاءتها تنخفض طبيعيًا مع الزمن. هذه العملية تُسمى بالشيخوخة التقويمية، وهي مرتبطة بالوقت، والشيخوخة الدورية، وهي مرتبطة بالاستخدام.

الشيخوخة التقويمية هي نتيجة تغير البُنى الكيميائية داخل خلايا البطارية مع مرور الوقت، حتى إذا كانت غير مُستخدمة بنشاط. في حين تحدث الشيخوخة الدورية نتيجة الإجهاد الناتج عن دورات الشحن والتفريغ المتكررة. 

معًا، تُضعف هاتان العمليتان حالة صحة البطارية (SoH)، مما يؤثر سلبًا على كل من سعة تخزين الطاقة والأداء العام. 

تُعد SoH هنا مقياسًا رئيسيًا يعكس درجة شيخوخة البطارية، لكن لا توجد تعريف موحد لها، حيث تستخدم الشركات المصنعة طرق حساب مختلفة وتتبع أهدافًا متفاوتة. استخدمتها الدراسة، في الوقت نفسه، لتُ ببساطة تشير حصريًا إلى سعة البطارية.

الآن، ما مدى شدة شيخوخة البطارية في الظروف الواقعية؟ لإيجاد إجابة لهذا السؤال، استخدمت الدراسة أولاً 50 مركبة من أسطول السيارات الكهربائية P3 للتحقق من شيخوخة البطارية من خلال مراعاة سلوكيات القيادة والشحن للمالكين لالتقاط الفروقات بين الاستخدام والشركات المصنعة.

ثم استخدمت Aviloo بيانات أكثر من 7,000 مركبة تصل إلى 300,000 كيلومتر من المسافة لإجراء تحليل كمي مفصل لشيخوخة البطارية بالنسبة للمسافة المقطوعة.

على عكس الدراسات الأخرى التي استخدمت بيانات أكاديمية ومختبرية، استخدمت هذه الدراسة بيانات مركبات حقيقية سمحت لها بأخذ التأثيرات الخارجية في الاعتبار. قامت Aviloo، التي تقوم بتشخيص البطاريات، بإجراء أكثر من 60,000 اختبار سعة.

في هذه الاختبارات، يقوم المستخدم بتوصيل صندوق AVILOO بواجهة OBD للمركبة ويقودها حتى تنخفض سعة البطارية من 100٪ إلى 10٪. خلال هذه الفترة، يواصل الصندوق جمع البيانات وإرسالها إلى خوادم الشركة في الوقت الفعلي، والتي تقوم بعد ذلك بالتحقق من صحة البيانات وتحليلها. هذا يمكّنهم من تقديم SoH للبطارية، والتي تُحسب بمقارنة الطاقة القابلة للاستخراج الحالية بالطاقة المتاحة عندما تكون البطارية جديدة.

شيخوخة البطارية تحدث بوتيرة أبطأ بكثير مما كان متخيلًا 

عند الحديث عن الإلكترونيات، يكون المستهلكون دائمًا قلقين بشأن بطارياتها. إلى متى تدوم الأجهزة بشحنة؟ هل يجب شحنها طوال اليوم؟ هناك العديد من الأسئلة، وهذا هو الحال أيضًا مع السيارات الكهربائية، التي هي مكلفة، أكثر من نظيراتها ذات محركات الاحتراق الداخلي.

لذلك، من المنطقي أن هناك مخاوف جدية بين الناس بشأن تدهور البطارية في السيارات الكهربائية أيضًا. 

مع ذلك، فإن هذه المخاوف غير مبررة إلى حد كبير حيث أظهرت الدراسة أن تدهور سعة البطارية أبطأ بكثير مما كان يُفترض. 

يحدث هذا التدهور أساسًا في المراحل الأولية. لذا، في أول 30,000 كيلومتر، يتسارع تدهور السعة ثم يستقر ويتقدم تقريبًا بشكل خطي. تؤكد ملاحظة بيانات الميدان أن تدهور البطارية في مراحل الاستخدام اللاحقة أقل بكثير من المرحلة الأولية. 

فيما يتعلق بما يسبب فقدان السعة الأولي، فهو طبقة SEI (الواجهة الصلبة للكهارل)، التي تتشكل على القطب الموجب خلال دورات الشحن والتفريغ الأولى. عندما تبدأ هذه الطبقة في التكوّن، يتحول الليثيوم إلى منتجات تدهور، مما يقلل من الكمية المتاحة لتخزين الطاقة. بمجرد استقرار هذه الطبقة، يتباطأ فقدان السعة بشكل كبير أيضًا. 

وفقًا للبيانات، كان لدى أغلب البطاريات SoH فوق 80٪ حتى بعد أكثر من 200,000 كيلومتر. 

البيانات من أسطول P3، الذي مستند على مركبات مستعملة بشدة تتراوح أعمارها بين 3-5 سنوات، أظهرت أن تقريبًا جميعها كان لديها SoH فوق 90٪. يتم الحفاظ على هذا “الأداء الممتاز” رغم أن هذه المركبات تخضع لاستخدام مكثف بطرق مختلفة وتأتي من شركات تصنيع مختلفة.

بشكل عام، تشير “بيانات الميدان” إلى أنه تحت الظروف الواقعية، تحتفظ المركبات (وخاصة تلك ذات المسافات العالية) بسعتها الفعلية لفترة أطول، وفقًا للدراسة.

إليك كيف يمكن للمستخدمين زيادة عمر بطارياتهم

بينما من الجيد معرفة أن بطاريات سياراتنا الكهربائية تدوم فعلاً لفترة طويلة، هل هناك طريقة يمكن تحسينها؟ في النهاية، نحن جميعًا نريد أن نعرف إذا كان هناك شيء يمكننا القيام به لتحسين عمر بطاريات أجهزتنا الإلكترونية. وفي حالة السيارات الكهربائية، يمكننا بالتأكيد فعل ذلك.

توفر هذه الدراسة من Aviloo عدة إرشادات حول كيفية إطالة عمر بطاريات مالكي السيارات الكهربائية. إحدى الطرق لتحقيق ذلك هي معالجة العوامل التي تسبب الشيخوخة التقويمية، أي تدهور الوقت. هذا يتضمن ركن السيارة في بيئات ذات درجات حرارة معتدلة إلى منخفضة لأن درجات الحرارة الزائدة تحفز التفاعلات الكيميائية التي تسرّع تدهور السعة. 

عندما تحتاج إلى ترك سيارتك الكهربائية متوقفة لفترات طويلة، يُنصح مرة أخرى بركنها بحالة شحن منخفضة إلى معتدلة، أي بين 10٪ و50٪. هذا لأن حالة الشحن (SoC) تؤثر أيضًا على العمليات الكيميائية في البطارية. تميل الفولتية العالية إلى تسريع شيخوخة بطارية سيارتك، خاصةً خلال فترات طويلة من عدم النشاط. 

الآن، سنتناول العوامل التي تؤثر على الشيخوخة الدورية، أي استخدام المركبة. لهذا، تقدم الدراسة سيناريو مثالي للشحن والتفريغ، وهو الحفاظ على درجة حرارة ضمن نطاق معتدل بين 20–50°C. لا تحافظ على درجة حرارة مرتفعة جدًا أو منخفضة جدًا عندما تكون السيارة قيد الاستخدام لأن كلا الشرطين يسرّعان آليات الشيخوخة مثل زيادة ترسيب الليثيوم، وتكوين طبقة SEI، وتفكك البنية الكيميائية.

طريقة أخرى لتحسين عمر البطارية هي عدم الاعتماد على الشحن السريع المتكرر. من حين لآخر، لا بأس بذلك ولا يؤثر بشكل جدي على الشيخوخة، لكن الشحن السريع المتكرر يؤثر سلبًا عليها. 

تغيير سلوك الشحن الخاص بك هو توصية أخرى. لذا، بدلاً من قيادة سيارتك الكهربائية بشكل كامل فارغة ثم إعادة شحنها إلى 100٪، مما يزيد الحمل داخل بطارياتك ويقصر عمرها، ما يجب عليك فعله هو الحفاظ على عمق التفريغ منخفضًا بين 20٪ و80٪. 

قد ترغب أيضًا في تعديل سلوك القيادة الخاص بك؛ ففي هذه الحالة، تتجنب الرحلات الطويلة بسرعات عالية وتسارع قوي لأن ذلك يسبب تدفق تيارات عالية، مما يزيد من درجة الحرارة ويضع مزيدًا من العبء على البطارية. لذا، تبنَّ سلوك قيادة معتدل لتقليل شيخوخة بطارية سيارتك الكهربائية.

ماذا عن ضمانات صانعي السيارات الكهربائية؟

دراسة Aviloo، التي تغطي 95٪ من جميع العلامات التجارية المتاحة للسيارات الكهربائية، نظرت أيضًا إلى مدى فعالية ضمانات صانعي السيارات الكهربائية. وتظهر النتائج أنهم يقومون بعمل جيد فعلاً.

سمحت التطورات التكنولوجية المستمرة وتزايد خبرة المنتجين للمصنعين بتقديم ضمانات أكثر صلابة، والتي تضمن سعة متبقية لا تقل عن 70٪ حتى عمر أو مسافة معينة، أيًا كان يُتحقق أولًا أولًا. أدنى من هذا الحد، يغطي الضمان إجراءات الإصلاح لاستعادة السعة إلى المستوى المضمون.

بالنسبة لأنظمة بطاريات السيارات الكهربائية، فإن الضمان القياسي الحالي هو 8 سنوات أو 160,000 كيلومتر، وهو ضعف الضمان الذي يحصل عليه المستهلكون للمركبة بأكملها ومكوناتها الأخرى. بعض الشركات المصنعة، مثل Lexus، بدأت بالفعل في تقديم ضمانات ممتدة.

كشفت بيانات Aviloo أن الشركات المصنعة تقدم شروط ضمان متزايدة الشمولية لأن SoH نادرًا ما ينخفض إلى أقل من 70٪ خلال فترة الضمان.

بحثت الدراسة أيضًا في المراحل المختلفة لدورة حياة البطارية من حيث الضمان. الأولى هي نهاية الضمان (EoW)، وهي عندما ينتهي الضمان بسبب مرور الوقت أو بلوغ عتبة المسافة. تُظهر التحليلات أن البطاريات يمكنها الاستمرار في الاستخدام بعد ذلك. 

الثانية هي نهاية الحياة الأولى (EoFL)، والتي تحدث قبل أن تصل البطارية إلى 70٪ SoH ويمكن أن تُستخدم في تطبيق حياة ثانية. المرحلة الثالثة هي نهاية الحياة الثانية (EoSL)، التي يتم الوصول إليها عندما لا تكون البطارية صالحة للاستخدام المستقبلي ويجب إعادة تدويرها.

أخيرًا، ما قيمة بطاريتك بعد كل الاستخدام؟ 

الآن، ماذا عن القيمة المتبقية للبطاريات؟ هل توجد قيمة؟ القيمة المتبقية، وهي القيمة التقديرية للمركبة بعد أن تم استخدامها لفترة معينة، هي في الواقع وجدت أن مرتفعة.

تعتمد القيمة المتبقية للبطارية في الغالب على عاملين — السعر الحالي لسوق السيارات الكهربائية وسعر البطاريات الجديدة — كما يلعب حالة البطارية المستعملة دورًا رئيسيًا.

يعتمد فقدان القيمة خلال فترة الضمان أساسًا على شيخوخة البطارية والسعة المتبقية، ولكن بمجرد أن تنتهي، يحدث فقدان أكبر في القيمة متوقع، وفقًا للدراسة. لذا، فإن فقدان القيمة المتبقية، كما أشارت الدراسة، متوقع في كل مرحلة من مراحل دورة حياة البطارية. 

مع ذلك، في نهاية الحياة الأولى، قد لا تزال البطارية تحتفظ بقيمة كبيرة من خلال استخدامها مرة ثانية، اعتمادًا على تكلفة البطاريات الجديدة. ومع ذلك، بمجرد أن يتم الوصول إلى، يتم اختبار البطارية لتحديد ملاءمتها لتطبيق حياة ثانية.

حتى إذا كانت البطارية متقادمة بشدة، فهذا لا يعني خسارة اقتصادية كلية بعد الحياة الأولى أو الثانية، وفقًا لـ Aviloo. هذا يرجع إلى أن المواد الخام مثل الليثيوم والنيكل والنحاس ما زالت محفوظة. يمكن استعادة هذه المعادن القيمة، بالإضافة إلى مواد أخرى، خلال عملية إعادة التدوير. يمكن أيضًا استخدامها في بطاريات جديدة وتستمر في تحقيق فائدة اقتصادية. 

لذلك، يمكن تعزيز قيمة البطارية المستعملة من خلال إعادة معالجتها حتى تصل البطارية إلى الحد الأدنى للقيمة التي ستدفعها شركة إعادة التدوير، بغض النظر عن حالة صحتها.

الشركات الرائدة في قطاع السيارات الكهربائية

مع تزايد انتشار السيارات الكهربائية، تحول صانعو السيارات حول العالم تركيزهم إلى السيارات الكهربائية. يشمل ذلك جنرال موتورز (GM ), لوكيد جروب (LCID ), بي إم دبليو، فورد (F ), فولكس فاجن، فولفو، وريفين أوتوموبيل (RIVN ), الذين يساهمون جميعًا في إحداث هذا التغيير الصديق للبيئة. في الوقت نفسه، تشارك CATL، LG Energy Solution، باناسونيك، QuantumScape (QS ), وسامسونج SDI بشكل كبير في تصنيع بطاريات السيارات الكهربائية. الآن، سنلقي نظرة على أبرز الأسماء في هذه القطاعات: 

#1. تسلا

شركة رائدة في تصنيع السيارات الكهربائية، تسلا التابعة لإيلون ماسك، معروفة أيضًا بتقنياتها وإدارة بطارياتها. بقيمة سوقية تبلغ 1.069 تريليون دولار، يتم تداول أسهم TSLA حاليًا عند 334.40 دولار، بارتفاع 33.97٪ هذا العام. لديها ربحية السهم (TTM) قدرها 3.65 ومضاعف السعر إلى الأرباح (TTM) يبلغ 91.27.

في الواقع، تُظهر الإدارة الأمريكية القادمة صورة متفائلة لأسهم تسلا حيث كان ماسك شخصية محورية في دفع عودة الرئيس المنتخب دونالد ترامب إلى البيت الأبيض. تم اختيار الملياردير التقني مؤخرًا من قبل ترامب، إلى جانب المرشح الجمهوري السابق فيفيك راماسوامي، لقيادة وزارة كفاءة الحكومة (DOGE) التي تم إنشاؤها حديثًا.

فيما يتعلق بأداءها المالي، أبلغت شركة السيارات الأمريكية عن صافي ربح قدره 2.18 مليار دولار في الربع الثالث من عام 2024، بزيادة 16.2٪ عن العام السابق، متجاوزةً ربح نظيرتها الصينية BYD التي ارتفعت بنسبة 11.5٪ خلال نفس الفترة إلى 11.6 مليار يوان (1.6 مليار دولار). ومع ذلك، تم تعزيز هوامش ربح تسلا بفضل إيرادات ائتمان التنظيمات السياراتية، التي بلغت 739 مليون دولار خلال الربع. بلغت مبيعات تسلا حتى الآن 71.98 مليار دولار. بالنسبة للربع، سجلت تسلا 462,890 عملية تسليم مركبة، وللعام المقبل، تهدف الشركة إلى إطلاق نماذج أكثر تكلفة.

2. BYD (BYDDY: OTCPK)

BYD هي شركة صينية كبرى تنتج السيارات الكهربائية وبطاريات ليثيوم-أيون لمركباتها الخاصة ومركبات أخرى. بقيمة سوقية تبلغ 111.79 مليار دولار، يتم تداول أسهم BYD حاليًا عند 66.68 دولار، بارتفاع 20.64٪ هذا العام. نسبة العائد على الأرباح التي تدفعها الشركة هي 1.31٪. 

في الربع الثالث من عام 2024، سجلت إيراداتها 28.24 مليار دولار، بزيادة 24٪ عن العام السابق، متفوقةً على إيرادات تسلا التي بلغت 25.18 مليار دولار في نفس الفترة. بينما بلغت مبيعات BYD السنوية حتى الآن 70.53 مليار دولار. جاءت أرقام الشركة قوية رغم تراجع سوق السيارات الكهربائية في الصين. في الواقع، سجل عملاق السيارات الكهربائية باع رقمًا قياسيًا من السيارات (370,854) في أغسطس. ومن المثير للاهتمام أن نصف مبيعات BYD هي سيارات هجينة، والتي تنمو أسرع من السيارات التي تعمل بالبطاريات فقط. 

ومع ذلك، تواجه الشركة رياحًا معاكسة من حيث احتمال زيادة التعريفات الجمركية من الاتحاد الأوروبي وكندا وحتى الولايات المتحدة. وفي الوقت نفسه، تشير أحدث تقارير أن BYD تستعد لحرب أسعار شديدة وقد طلبت من الموردين تطبيق تخفيضات أسعار بنسبة 10٪ العام المقبل. هذا يأتي في الوقت الذي تتوقع فيه الشركة تجاوز مبيعاتها 4.2 مليون مركبة طاقة جديدة (NEVs) هذا العام، مدفوعةً بسلسلة توريد منخفضة التكلفة، والابتكارات التكنولوجية، ومزايا الحجم.

الخلاصة

تلعب التنقلية الكهربائية دورًا حيويًا في مكافحة تغير المناخ من خلال تقليل انبعاثات الغازات الدفيئة بشكل كبير. ومع ذلك، يطرح هذا التحول عدة تحديات، مثل ارتفاع تكاليف الإنتاج وتصور المستهلك. ما يمكن أن يساعد في تسريع اعتمادها هو توعية المستهلكين حول التنقلية الكهربائية وعمر البطارية، حيث يمكن للمعلومات المضللة أن تضخم المخاوف غير المبررة، مما يقلل من القبول الاجتماعي وبالتالي يعيق نمو سوق السيارات الكهربائية. إن توفير بيانات دقيقة وشفافة، كما فعلت هذه الدراسة، يمكن أن يساعد في خلق فهم واقعي، وتمكين المستهلكين من اتخاذ قرارات شراء مستنيرة، وبناء ثقة المستهلك في السيارات الكهربائية. (TSLA )

انقر هنا للحصول على قائمة بأفضل أسهم السيارات الكهربائية.