حاليًا، لا يوجد حل عملي لمشكلة فصل بطاريات الحالة الصلبة، نظرًا لمرحلة البحث والتطوير المستمرة، والتي تُمثل تحديات تقنية واقتصادية وتجارية متعددة لم تُحل بعد. ونظرًا للقيود التقنية الحالية، لا يزال الإنتاج الضخم هدفًا بعيد المنال، وبطاريات الحالة الصلبة غير متوفرة في السوق بعد.
ما الذي يعيق تطوير بطاريات الحالة الصلبة؟
بطاريات الحالة الصلبةاستخدام إلكتروليت صلب بدلاً من الإلكتروليت السائل الموجود في الأجهزة التقليديةبطاريات ليثيوم أيونتتكون بطاريات الليثيوم السائلة التقليدية من أربعة مكونات أساسية: القطب الموجب، والقطب السالب، والإلكتروليت، والفاصل. في المقابل، تستخدم بطاريات الحالة الصلبة إلكتروليتًا صلبًا بدلًا من نظيره السائل التقليدي.
بالنظر إلى الإمكانات الهائلة لتقنية بطاريات الحالة الصلبة هذه، لماذا لم تُطرح في السوق حتى الآن؟ لأن الانتقال من المختبر إلى التسويق يواجه تحديين:الجدوى الفنيةوالجدوى الاقتصادية.
- 1. الجدوى الفنية: جوهر بطارية الحالة الصلبة هو استبدال الإلكتروليت السائل بإلكتروليت صلب. ومع ذلك، يُمثل الحفاظ على الاستقرار عند السطح البيني بين الإلكتروليت الصلب ومادة القطب تحديًا كبيرًا. قد يؤدي عدم كفاية التلامس إلى زيادة المقاومة، مما يُضعف أداء البطارية. بالإضافة إلى ذلك، تعاني الإلكتروليتات الصلبة من انخفاض الموصلية الأيونية وبطء في التوصيل.أيون الليثيومالحركة، مما يؤدي إلى بطء سرعات الشحن والتفريغ.
- علاوة على ذلك، فإن عملية التصنيع أكثر تعقيدًا. على سبيل المثال، يجب إنتاج إلكتروليتات الكبريتيد الصلبة تحت حماية الغاز الخامل لمنع تفاعلات الرطوبة في الهواء التي تُنتج غازات سامة. هذه العملية باهظة التكلفة والصعبة تقنيًا تُعيق حاليًا جدوى الإنتاج الضخم. علاوة على ذلك، غالبًا ما تختلف ظروف الاختبارات المعملية اختلافًا كبيرًا عن بيئات العالم الحقيقي، مما يُعيق العديد من التقنيات عن تحقيق النتائج المتوقعة.
- 2. الجدوى الاقتصادية:تكلفة بطاريات الحالة الصلبة بالكامل أعلى بكثير من تكلفة بطاريات الليثيوم السائلة التقليدية، ومسار تسويقها محفوف بالصعوبات. فرغم أنها تتمتع بمستوى أمان أعلى نظريًا، إلا أن الإلكتروليت الصلب عمليًا قد يتحلل عند درجات حرارة عالية، مما يؤدي إلى انخفاض أداء البطارية أو حتى تلفها.
- بالإضافة إلى ذلك، قد تتشكل شجيرات شجيرية أثناء عمليتي الشحن والتفريغ، مما يؤدي إلى ثقب الفاصل، وتسبب قصرًا كهربائيًا، بل وحتى انفجارات، مما يجعل السلامة والموثوقية مسألة بالغة الأهمية. علاوة على ذلك، عند توسيع نطاق عملية التصنيع على نطاق صغير للإنتاج الصناعي، سترتفع التكاليف بشكل كبير.
متى ستصل بطاريات الحالة الصلبة؟
من المتوقع أن تجد بطاريات الحالة الصلبة تطبيقات رئيسية في الإلكترونيات الاستهلاكية عالية الجودة، والمركبات الكهربائية صغيرة الحجم، والصناعات ذات متطلبات الأداء والسلامة الصارمة، مثل صناعة الطيران. مع ذلك، لا تزال بطاريات الحالة الصلبة المتوفرة حاليًا في السوق في مراحلها الأولى من التسويق.
شركات السيارات البارزة ومصنعي بطاريات الليثيوممثل SAIC Motor، وGAC-Toyota، وBMW، وCATL، وBYD، وEVE، تعمل بنشاط على تطوير بطاريات الحالة الصلبة. مع ذلك، واستنادًا إلى أحدث جداول إنتاجها، من غير المرجح أن يبدأ الإنتاج الضخم لبطاريات الحالة الصلبة على نطاق واسع قبل عامي 2026-2027 على أقرب تقدير. حتى تويوتا اضطرت لمراجعة جدولها الزمني عدة مرات، وتخطط الآن لبدء الإنتاج الضخم في عام 2030.
ومن المهم ملاحظة أن الجدول الزمني لتوفر البطاريات ذات الحالة الصلبة قد يختلف بسبب عوامل مختلفة مثل التحديات التكنولوجية والموافقة التنظيمية.
اعتبارات رئيسية للمستهلكين
بينما نراقب عن كثب التطورات فيبطارية ليثيوم الحالة الصلبةفي هذا المجال، من الضروري أن يظل المستهلكون يقظين، وألا ينخدعوا بمعلومات سطحية مبهرة. مع أن الابتكارات الحقيقية والتطورات التكنولوجية تستحق الترقب، إلا أنها تتطلب وقتًا للتحقق منها. نأمل أنه مع تقدم التكنولوجيا ونضج السوق، ستظهر حلول طاقة جديدة أكثر أمانًا وبأسعار معقولة في المستقبل.
⭐ انقر أدناه لمعرفة المزيد عن بطارية الحالة الصلبة:
وقت النشر: 30 أكتوبر 2024