من المحتمل أن يتسم مستقبل بطاريات السيارات بالتقدم المستمر في التكنولوجيا، وهو تقدم سينتج عنه بطاريات أكثر كفاءة وأطول عمراً وأرخص في الإنتاج.
وتعتبر بطاريات الليثيوم- أيون المحسّنة أهم تطورات هذا الجزء الحيوي من قطع السيارة. اذ تستمر في كونها التكنولوجيا المهيمنة للسيارات الكهربائية في المستقبل القريب.
وتعمل الكثير من الشركات على تطوير هذا المنتج باستمرار.
وبطاريات الليثيوم- أيون هي بطاريات قابلة لإعادة الشحن تُستخدم بشكل شائع في الإلكترونيات المحمولة والمركبات الكهربائية وأنظمة الطاقة المتجددة. وهي تتكون من الكاثود والأنود والإلكتروليت. عندما يتم شحن البطارية، تنتقل أيونات الليثيوم من القطب السالب إلى القطب الموجب عبر الإلكتروليت، وأثناء التفريغ، تتحرك مرة أخرى من القطب الموجب إلى القطب السالب.
رحلة في داخل "العلبة"
تركز التحسين في بطاريات الليثيوم- أيون بشكل أساسي على زيادة كثافة الطاقة والسلامة ودورة الحياة. فيما يلي بعض الطرق التي تم بها تحقيق هذه التحسينات:
تغيير مادة الكاثود: عادةً ما يتكون الكاثود من أكسيد فلز الليثيوم، مثل الكوبالت أو النيكل أو المنغنيز. طور الباحثون مواد جديدة، مثل فوسفات حديد الليثيوم، وأكسيد الكوبالت والمنغنيز والنيكل والنيكل، والتي تتميز بكثافة طاقة أعلى، وتكاليف أقل، وأمان محسّن.
تغيير مادة الأنود: يصنع الأنود عادةً من الجرافيت، الذي يحتوي على كثافة طاقة منخفضة. طور الباحثون مواد أنود جديدة، مثل السيليكون وتيتانات الليثيوم، ذات كثافة طاقة أعلى وعمر دورة أطول.
"يستكشف الباحثون كيميائية جديدة للبطاريات يمكن أن تقدم تحسينات كبيرة في الأداء والتكلفة"
استخدام إلكتروليتات الحالة الصلبة: المنحل بالكهرباء في بطاريات الليثيوم أيون التقليدية عبارة عن سائل يمكن أن يتسرب أو يشتعل أو ينفجر في حالة تلف البطارية. تعتبر إلكتروليتات الحالة الصلبة أكثر أمانًا، ولها كثافة طاقة أعلى، ويمكن أن تعمل في درجات حرارة أعلى.
تصغير حجم البطارية: تطلب تصغير الأجهزة الإلكترونية بطاريات أصغر وأخف وزنًا. طور الباحثون بطاريات دقيقة وبطاريات مرنة وبطاريات ثلاثية الأبعاد يمكنها توفير كثافة طاقة عالية وكثافة طاقة بأشكال صغيرة وغير تقليدية.
بشكل عام ، مكنت هذه التحسينات في بطاريات الليثيوم أيون من تطوير أنظمة تخزين طاقة أكثر كفاءة واستدامة، والتي تعد ضرورية للانتقال إلى اقتصاد أنظف وأكثر كهربة.
صلبة ومستدامة
وإضافة الى بطاريات الليثيوم- أيون، هناك اتجاهات أخرى لبطاريات السيارات، من ضمنها:
بطاريات الحالة الصلبة: تعد بطاريات الحالة الصلبة بديلاً واعدًا لبطاريات الليثيوم أيون التقليدية. إنها توفر كثافة طاقة أعلى وأوقات شحن أسرع وميزات أمان محسنة. أعلنت تويوتا بالفعل عن خطط لإطلاق سيارة ببطارية صلبة بحلول عام 2025.
إعادة التدوير وإعادة الاستخدام: مع زيادة الطلب على السيارات الكهربائية ، هناك حاجة متزايدة لإعادة التدوير وإعادة الاستخدام المسؤولين لمواد البطاريات. تعمل الشركات على تطوير طرق جديدة لاستخراج المواد القيمة مثل الليثيوم والكوبالت والنيكل من البطاريات المستعملة ، والتي يمكن استخدامها بعد ذلك لإنتاج بطاريات جديدة.
كيميائية جديدة للبطاريات: يستكشف الباحثون كيميائية جديدة للبطاريات يمكن أن تقدم تحسينات كبيرة في الأداء والتكلفة. على سبيل المثال ، من المحتمل أن تكون بطاريات الليثيوم-الكبريت أرخص وأخف وزناً من بطاريات الليثيوم أيون ، بينما توفر كثافة طاقة مماثلة.
بشكل عام، يبدو مستقبل بطاريات السيارات مشرقاً، حيث يؤدي البحث والتطوير المستمر إلى بطاريات أكثر كفاءة وأطول عمراً وأرخص تكلفة ستعمل على تشغيل المركبات الكهربائية في المستقبل. ومع ذلك، فإن التطورات في علوم المواد وتقنيات التصنيع ستؤدي إلى بطاريات أخف وزنًا وأصغر حجمًا وأكثر قوة.
