بطاريات الحالة الصلبة تقترب من الواقع للسيارات الكهربائية المستقبلية

أقوى بديل للبطاريات الليثيوم-أيون المستخدمة على نطاق واسع، مع فوائد تحسين السلامة، كثافة طاقة أعلى، عمر أطول، وشحن أسرع، يقترب من الظهور.

هذا البديل الواعد هو بطاريات الحالة الصلبة (SSBs)، التي تستبدل الكهارل السائلة بكهارل صلبة، وبالتالي تقضي على خطر الحريق وتسمح بتصاميم أكثر تكثفًا، بالإضافة إلى دعم عدد أكبر من دورات الشحن قبل التدهور.

دراسة حديثة دراسة¹ من جامعة كاليفورنيا استعرضت التقنية ووجدت أنها قادرة على تحويل ليس فقط السيارات الكهربائية بل أيضًا الإلكترونيات الاستهلاكية وتخزين الطاقة. المفتاح في كل ذلك هو الكيمياء والهندسة.

“بإزالة السائل واستخدام مواد صلبة مستقرة بدلاً منه، يمكننا دفع المزيد من الكهرباء إلى البطارية بأمان في آن واحد، دون مخاطر السخونة الزائدة أو الحرائق.”

– المؤلف الرئيسي جنجيز أوزكان، أستاذ الهندسة الميكانيكية في جامعة كاليفورنيا ريفرسايد

على عكس السائل في بطاريات الليثيوم-أيون التقليدية، التي تتدهور مع الوقت، وتسبب خطر الحريق، وتحد من سرعة الشحن، فإن المادة الصلبة المستخدمة في بطاريات الحالة الصلبة توفر بيئة أكثر استقرارًا وأمانًا، مما يتيح شحنًا أكثر كفاءة مع مخاوف أمان أقل.

مع ميزاتها المتفوقة مقارنةً ببطاريات الليثيوم-أيون الحالية، تكتسب بطاريات الحالة الصلبة (SSBs) اهتمامًا كبيرًا من الشركات، لكن حتى الآن، التقنية لا تزال في مرحلة التطوير. لن تظل كذلك طويلاً.

التحقق الواقعي: بطاريات الحالة الصلبة في السيارات الكهربائية (عرض QS/VW)

هذا الأسبوع، مطور بطاريات الحالة الصلبة QuantumScape (QS )، إلى جانب شريك أعماله PowerCo، قدم عرضًا مباشرًا لبطارياته الليثيوم-معدنية ذات كثافة طاقة عالية تشغل مركبة.

PowerCo هي وحدة الأعمال البطارية لمجموعة فولكس فاجن، إحدى أكبر مصنعي السيارات في العالم وأكبر صانع سيارات في أوروبا. تمتلك فولكس فاجن علامات تجارية مثل أودي، بينتلي، CUPRA، دوجي، لامبورغيني، بورشه، سيت، وشكودا. تنتج الشركة أيضًا مركبات تجارية خفيفة وثقيلة مثل MAN وScania، بينما CARIAD هي وحدة البرمجيات والتقنية لجميع مركبات مجموعة فولكس فاجن.

مجموعة فولكس فاجن وPowerCo كانا مستثمرين طويل الأمد في تقنية الحالة الصلبة لشركة QuantumScape وقد اختبروا خلاياها النموذجية لسنوات.

الآن، للمرة الأولى، عرضت QuantumScape وPowerCo ومجموعة فولكس فاجن التقنية الجديدة في معرض IAA Mobility في ميونخ، أحد أكبر معارض التنقل في العالم.

بعد سحب الغطاء الأسود عن المركبة، كشفوا عن دراجة نارية رياضية كهربائية معدلة بالكامل من دوجي V21L، والتي تُشغل بالكامل بخلايا QSE-5 الحالة الصلبة.

تم تجميع خلايا الحالة الصلبة في الدراجة النارية باستخدام منصة التصنيع المملوكة لـ QuantumScape (عملية الإنتاج Cobra)، التي تسمح بمعالجة حرارية أسرع، وتحتاج مساحة أرضية أقل، وتلغي بعض خطوات المواد. نظام البطارية الفريد من نوعه، في الوقت نفسه، صممه متخصصون في أودي، خصيصًا لخلايا QS SSB.

يمثل هذا العرض إنجازًا كبيرًا ليس فقط للشركات المشاركة ولكن أيضًا لقطاع السيارات الكهربائية (EV)، حيث كانت هذه هي المرة الأولى التي تنتقل فيها خلايا QuantumScape الخالية من الأنود من مصنع التصنيع إلى مركبة فعلية ليرى العالم.

“اليوم تجاوزنا العتبة من الإمكان إلى الواقع.”

– الرئيس التنفيذي ورئيس QuantumScape الدكتور سيفا سيفارام

أشار إلى أن شراكة الشركة مع PowerCo تضع QuantumScape في موقع يمكنها من توسيع تقنيتها التحويلية إلى إنتاج بمستوى جيجاواط-ساعة (GWh)، وسيساعدان معًا في “إدخال عصر جديد من النقل الكهربائي”.

وفقًا للإعلان الرسمي، يمثل العرض الحي الأول في العالم لبطاريات QuantumScape الليثيوم-معدنية الحالة الصلبة التي تشغل مركبة كهربائية تقدم تقدمًا كبيرًا في تقنية البطاريات وخطوة كبيرة نحو تسويق سيارات الحالة الصلبة.

مع هذه التقنية، الهدف هو المساهمة في تقدم ثورة السيارات الكهربائية، التي يقول الرئيس التنفيذي لـ PowerCo فرانك بلوم إن “ها هي أكبر تحول شهدته صناعة السيارات على الإطلاق.”

ستعيد بطاريات الحالة الصلبة تعريف ما هو ممكن للسيارات الفاخرة عالية الأداء، وهذا العرض مجرد البداية، كما أضاف.

خارطة طريق QuantumScape من النموذج الأولي إلى الإنتاج

مع وصول بطاريات الليثيوم-أيون التقليدية إلى حدود كثافة الطاقة والسلامة الممكنة بينما تصبح الإلكترونيات المحمولة، والسيارات الكهربائية، وشبكات الطاقة المتجددة أكثر انتشارًا ومتطلبًا، تحولت QuantumScape إلى بطاريات الحالة الصلبة لتوفير كثافة طاقة أعلى، شحن أسرع، وسلامة محسنة لدعم الانتقال إلى مستقبل منخفض الكربون.

إنها تقود حاليًا السباق العالمي لتطوير بطاريات الحالة الصلبة، وتستعد لإدخال خلايا الحالة الصلبة الكاملة إلى سوق السيارات الكهربائية على نطاق واسع في المستقبل القريب.

العرض الأخير لتقنيتها أمام العالم أدى إلى ارتفاع أسعار أسهم الشركة ذات القيمة السوقية 5 مليارات دولار. في وقت كتابة هذا المقال، يتداول سهم QS بسعر 8.85 دولار، بارتفاع هائل قدره 70.52٪ منذ بداية العام، رغم أنه لا يزال بعيدًا عن أعلى مستوى تاريخي (ATH) بلغ 132.73 دولار في أواخر 2020.