از آنجایی که خودروسازان به دنبال گزینه های جایگزین باتری خودروهای الکتریکی یا EV هستند، کارشناسان می گویند باتری های LFP، حالت جامد و یون سدیم ارزش توجه و سرمایه گذاری را در سال ۲۰۲۴ دارند. توسعه و بهینه‌سازی باتری‌های خودروهای الکتریکی بسیار مهم است! در درجه اول بهبود عملکرد باتری‌های خودروهای الکتریکی محدودیت‌هایی که ممکن است در مورد فاصله‌ی طی شده و زمان شارژ باتری‌ها وجود داشته باشد، را کاهش می دهد. این امر می‌تواند باعث افزایش برد خودرو و افزایش سرعت شارژ باتری شود. از طرفی بهبود بهره‌وری انرژی باتری‌ها منجر به کاهش مصرف انرژی و افزایش مسافت طی‌شده توسط خودرو می شود. این مسئله می‌تواند به کاهش هزینه‌های انرژی و کاهش واردات سوخت فسیلی کمک کند. با بهبود فناوری باتری‌ها، می‌توان عمر مفید آنها را افزایش داد و در نتیجه خطرات مرتبط با نگهداری و دفع صحیح آنها کاهش یابد. با این مقدمه آیا امسال می تواند سال باتری های LFP باشد؟!
مطالعه چرا چین کابوس هر شب خودروسازی آمریکاست؟
تلاش برای فناوری باتری های LFP
سرمایه گذاری در تولید باتری در ایالات متحده در حال رونق است. از آریزونا گرفته تا اوهایو و کارولینای جنوبی، برخی از بزرگترین های این صنعت در حال سرمایه‌گذاری در کارخانه‌های باتری چند میلیارد دلاری برای تولید باتری‌های خودروهای الکتریکی پیشرفته هستند. از آنجایی که سازندگان و خودروسازان امیدوارند در ماه‌های آینده استقبال گسترده‌ای از خودروهای برقی الکتریکی را آغاز کنند، بسیاری تلاش می‌کنند تا پیشرفت‌های جدیدی در فناوری باتری ایجاد کنند تا هم قیمت خود را کاهش دهند و هم برد رانندگی خود را افزایش دهند. یکی از راه‌های کلیدی که شرکت‌ها امیدوارند تغییرات عمده ای را در این بخش ایجاد کنند، بررسی فناوری‌های نوظهور باتری است که جایگزین‌هایی برای ترکیب معمولی نیکل منگنز کبالت ارائه می‌دهند.
خودروسازان، تولیدکنندگان باتری و تعداد زیادی از استارت‌آپ‌ها در حال بررسی چگونگی بهبود و افزایش تولید باتری‌هایی مانند فسفات آهن لیتیوم، حالت جامد و یون سدیم هستند. برخی، باتری ها مانند LFP، ورود به بازار تجاری را با برنامه های تولید عمده آغاز کرده اند، در حالی که برخی دیگر هنوز در مرحله توسعه هستند. ماه های پیش رو می تواند زمان بسیار مهمی برای بسیاری از این شرکت ها باشد تا به پیشرفت های فناوری جدید در تولید باتری دست یابند.
ظهور باتری های LFP
صنعت EV تا حد زیادی بین دو نوع باتری لیتیوم یون تقسیم می شود: باتری های کبالت نیکل منگنز یا NMC و باتری فسفات آهن لیتیوم یا LFP. این دو شکل شیمیایی باتری، مزایای متفاوتی را برای خودروهای برقی ارائه می‌دهند. باتری‌های LFP به دلیل قیمت پایین‌تر، ایمنی و طول عمرشان شناخته می‌شوند، در حالی که NMCها چگالی انرژی بالاتری دارند که آنها را فشرده‌تر و قدرتمندتر می‌کند و قابلیت رانندگی در مسافت‌های طولانی‌تر قبل از نیاز به شارژ را ارائه می دهد.
تا کنون، صنعت خودروهای برقی ایالات متحده تا حد زیادی تحت سلطه NMC ها بوده است. با توجه به ظرفیت انرژی و برد رانندگی بیشتر آنها! باتری‌های اولتیوم جنرال موتورز مانند بسیاری از خودروهای برقی که در حال حاضر از هیوندای و فورد در بازار وجود دارند، دارای انرژی NMC هستند. با این حال، ترجیحات در حال تغییر است، زیرا شرکت ها به دنبال کاهش قیمت خودروهای برقی، افزایش سرعت پذیرش و کاهش اتکا به چین برای تامین مواد معدنی حیاتی مانند کبالت و نیکل هستند.
فورد در فوریه گذشته اعلام کرد که قصد دارد اولین کارخانه باتری LEP خود را در مارشال، میشیگان بسازد و در ماه سپتامبر کمپانی های کامینز، دایملر و پاککار از برنامه‌های خود برای ساخت یک کارخانه مشترک باتری های LEP به ارزش سه میلیارد دلار رونمایی کردند.
دان رایت، معاون مهندسی در Unico، ارائه‌دهنده تست EV، گفت:«در حالی که در سال‌های گذشته باتری‌های LFP اغلب به دلیل محدودیت‌های فنی نادیده گرفته می‌شدند، با ورود شکل های جدید سلول‌های استوانه‌ای و سلول‌های کیسه‌ای به بازار، ترکیب شیمیایی جذاب‌تر می‌شود.»
رایت گفت:«بزرگترین روندی که من فکر می کنم ما همچنان شاهد آن خواهیم بود این است که این روند از باتری های NMC به LFP حرکت کند. چیزی که [خودروسازان] متوجه می‌شوند این است که عموم مردم واقعاً می‌خواهند یک وسیله نقلیه برقی کم‌هزینه، معقول و ایمن داشته باشند و برای انجام این کار، شما به آن عملکرد فوق‌العاده بالا نیاز ندارید. شیمی LFP پیکربندی مناسبی است و انرژی کافی باتری را فراهم می کند.»
باتری های حالت جامد در حال افزایش هستند، اما تولید نیاز به پیشرفت دارد
باتری های حالت جامد به عنوان یک گزینه احتمالی آینده برای خودروهای برقی در حال ظهور هستند. برخلاف باتری های لیتیوم یونی که از محلول های الکترولیت مایع در کاتد، آند، جداکننده و ترکیب الکترولیت خود استفاده می کنند، باتری های حالت جامد از الکترولیت های جامد استفاده می کنند.
نوع باتری جایگزین چگالی انرژی بالاتری نسبت به همتایان لیتیوم یونی خود دارد و در عین حال کوچکتر و سبک تر است. علاوه بر این، تولید و استفاده از آنها می‌تواند ایمن‌تر باشد، با احتمال کمتری جرقه‌زنی می شود.
باتری های حالت جامد برای استفاده از EV هنوز در حال توسعه هستند و هنوز وارد بازار تجاری نشده اند. به گفته وارنیکا آگاروال، تحلیلگر تحقیقاتی در Rho Motion، امسال، با این حال، می‌توان شاهد پیشرفت‌های جدیدی در علم و فناوری این باتری‌ها باشیم.
این باتری ها در سال 2024 برای استفاده تجاری آماده نخواهند شد، اما آگاروال گفت که او معتقد است که تا پایان دهه ۲۰۲۴ ممکن است این اتفاق بیفتد.
او گفت:«به احتمال زیاد در سال 2030، ما شروع به دیدن مقدار بیشتری از حالت جامد در باتری ها خواهیم کرد. من می‌توانم بگویم هنوز بررسی و ردیابی ها جالب است، اما هنوز تا تجاری‌سازی فاصله دارد.»
یک پیشرفت در تولید باتری های حالت جامد که می تواند توسعه آنها را تسریع کند، بهبود در اتاق های خشک کارخانه های تولیدی است. اتاق‌های خشک، فضاهایی با دقت کنترل شده هستند که امکان تولید ایمن و پایدار را برای محصولاتی مانند خودروهای برقی فراهم می‌کنند.
Jay Sayre مدیر نوآوری در موسسه تحقیقات مواد دانشگاه ایالتی اوهایو گفت:«پیشرفت‌های بزرگتر در فناوری تولید باتری، به سطوح رطوبت کمتری نیاز دارد، که در نهایت نیاز به حذف انسان و رطوبتی که آنها تولید می‌کنند، می انجامد.» او گفت که با خودکار شدن بیشتر فرآیندهای پشت این فناوری، بهبود اتاق خشک در مقیاس های بزرگتر امکان پذیر است. جی سایر گفت: «ما باید بتوانیم اتوماسیون بیشتر و روباتیک بیشتر، برای مونتاژ سلول ها بدون دخالت انسان داشته باشیم.»
یون سدیم یک جایگزین بدون لیتیوم ارائه می دهد
سومین شکل باتری که امسال در صنعت مورد توجه قرار گرفت، سدیم یون است. باتری که لیتیوم را با سدیم جایگزین می‌کند، می‌تواند جایگزین ارزان‌قیمت و شارژ سریع باشد، اما هنوز به چگالی انرژی بالاتری دست پیدا نکرده است. بر اساس برخی برآوردها، باتری های یون سدیم در سال ۲۰۲۲ به سطح چگالی انرژی مشابهی دست یافتند که باتری‌های لیتیوم یون پایین یک دهه پیش بودند. خودروسازان به امکانات یون سدیم توجه دارند. در اوایل این ماه، Stellantis اعلام کرد که در حال سرمایه گذاری در استارتاپ باتری سدیم یونی فرانسوی Tiamat است. در حالی که این فناوری هنوز در حال توسعه است، آگاروال گفت این فضایی است که او امسال با دقت تماشا می کند. او اشاره کرد که در ماه دسامبر، گروه JAC تحت حمایت دولت چین، اولین خثدروی برقی با باتری سدیم یونی خود را برای فروش تجاری معرفی کرد که یک پیشرفت بزرگ در فضا بود. باتری های این خودرو توسط شرکت باتری سازی HiNa Battery تولید می شود.
آگاروال گفت: «دیدن همه این پیشرفت‌ها در فضای یون سدیم جالب است. این کاملا وسوسه انگیز است که این محصولات به مرحله تجاری سازی می رسند.»
