أحدث المواضيعخبر اليوممقالاتمواضيع رئيسية

بطارية الحالة الصلبة تُحضِّر لثورةِ السياراتِ الكهربائية

يتذمّر العامّة من المدى التشغيلي القصير الذي توفره بعض السيارات الكهربائية، ذلك بالرغم من أن مُعظمنا -وفقًا للإحصاءات- لا يقطع أكثر من 40 كلم في اليوم. هذا أمر نتفهّمه قياسًا على المدى التشغيلي الذي تُتيحه السيارات العاملة بالوقود الاحفوري مع أسفنا لرؤية العامّة تعزف عن سيارة كهربائية بمدى تشغيلي 300 كلم مُتعذِّرة بوجود سيارات بمحرك تقليدي يوفر خزانها مدًى يصل إلى 600 أو 700 كلم.

هُناك العديد من المزايا للسيارات الكهربائية، وهُناك عيوب أيضًا، أهمها المدى التشغيلي ووزن البطاريات وتكلفتها، وهذا بالضبط ما تسعى بطارية الحالة الصلبة Solid-state battery لحلّة، فما هذه البطارية وكيف تعمل؟

تُسمّى بطارية أو مُراكِم الحالة الصلبة، وهي كما يُشير الاسم، تستغني عن السائل أو الهُلام الموجود في بطاريات الليثيوم-ايون، فستخدم أقطاب وكهارل (كهرل / إلكتروليت) صلبة.

بطارية بغداد

سنعود بالزمن قليلًا لنذكر معلومة طريفة، فأول بطارية عُرفت في التاريخ هي بطارية بغداد، التي استُخدمت على الأرجح في عهد الساسانيين في الأعوام من 224 إلى 640 قبل الميلاد. لا يوجد ما يؤكد كيفية استخدامها، ولكن يُعتقد أنها استُعملت للطلي الكهربائي لوجود بعض القطع الفضية من تلك الحقبة مطليّة بالذهب (شاهد الفيديو أدنى الموضوع).

عودةً إلى موضوعنا، حيث بدأ تطوير بطاريات الحالة الصلبة في خمسينيات القرن الماضي، إلا أنها لم تفِ بالمُتوقّع، حتى العام 2014 عندما كشفت شركة ساكتي 3 (التي أصبحت جزءًا من دايسون) عن بطارية حالة صلبة بكثافة طاقة أعلى وتكلفة أقل مُقارنة ببطاريات الليثيوم أيون، كما أعلنت تويوتا عن تطويرها للتقنية، وكشف العبقري جون جوديناف John Goodenough في العام 2017 عن بطارية بكهرل (إلكتروليت) زجاجي ومِصعَد مكون من الليثيوم والصوديوم والبوتاسيوم.

نبقى مع جون جوديناف، فقد كان جزءًا من فريق طوّر ذاكرة الوصول العشوائي RAM وبعدها طوَّر بطارية الليثيوم أيون وهو في الـ 56 من العمر، ثم استطاع جوديناف بعمر الـ 97 مع الباحثة ماريا هيلينا براغا تطوير بطارية حالة صلبة عالية الكثافة طويلة الحياة، يُمكن شحنها وتفريغها بسرعة ومقاومة للاحتراق.

 

ميزات بطارية الحالة الصلبة

تنص الوعود على أن كثافة الطاقة في بطاريات الحالة الصلبة ستبلغ ضعفي طاقة بطاريات الليثيوم أيون التقليدية أو أكثر، بما يعني زيادة المدى التشغيلي للسيارات الكهربائية إلى حوالي 800 كلم. ووفقًا لشركة فيسكر فيُحتمل ألا تزيد التكلفة عن ثُلث تكلفة بطاريات الليثيوم أيون وأن يستغرق الشحن دقيقة واحدة فقط!

فيسكر EMotion

تستخدم بطارية الليثيوم التقليدية الإلكتروليت العضوي، ومن المُمكن للشحن المُفرط أو الزوائد الناتجة عن تراكم البلورات على المِصعَد واتصالها بالمِهبَط أن يتسبب بالاحتراق التلقائي وحتى الانفجار الذاتي. بالمُقارنة، تعتمد بطاريات الحالة الصلبة على مواد غير قابلة للاشتعال أو التآكل، وهي بذلك أكثر أمانًا.

بطارية بورشه المُطوَّرة بالتعاون مع باناسونيك وبوش

تبلغ كثافة الطاقة في بطارية 21700 المستخدمة في تسلا موديل 3 حوالي 300 واط /كلغ، بالمُقارنة، أعلنت شركة إننوليث  Innolith السويسرية عن تطويرها بطارية حالة صلبة بكثافة تُقارب 1000 واط/كلغ.

إلى ذلك، فإن الصوديوم اللازم لتصنيع هذه البطاريات وفير وسهل الاستخراج، بعكس الليثيوم، وهذا يقلل الأثر البيئي.

بطاريات الحالة الصلبة أصغر حجماً وأخف وزناً وتوفر كثافة طاقة أكبر

سباق نحو التقنية

تعمل عدة شركات على تطوير تقنياتٍ لجعل بطارية الحالة الصلبة أفضل وأرخص، فتتعاون كل من فورد وبي ام دبليو مع شركة سوليد باور Solid Power، واستثمرت فولكس واجن في شركة كوانتم سكايب QuantumScape، فيما استثمرت هيونداي ورينو في شركة أيونك ماتيريالز Ionic Materials، وتستمر شركات أخرى بتطوير التقنية ذاتها ومنها هوندا وبي ام دبليو ودايسون وبوش وفيسكر وكذلك شركة ان جي كيه NGK المعروفة بصناعة شمعات الاحتراق.

بل أن بطارية الحالة الصلبة تحظى باهتمام دولي، فقد موّلت الحكومة اليابانية برنامجًا لمركز ليبتيك Libtec لإنتاج هذه البطاريات، وجمعت المبادرة كبار مصنعي السيارات اليابانيين وشركات تصنيع البطاريات مثل باناسونيك وجي إس يواسا.

بطارية الحالة الصلبة.. مستقبل السيارات الكهربائية

لا يعوَّل على هذه التقنية فقط في مجال السيارات الكهربائية، فهناك عددٌ هائل من التطبيقات التي يُمكن الاستفادة بها، مثل الأجهزة اللوحية والساعات الذكية والمعدات الطبية ومعدّات الحرفيين والكاميرات وغيرها الكثير، بل أن هُناك أمالُ لاستخدامها في طائرات الركاب الكهربائية!

* عن بطارية بغداد

Facebook Comments
الوسوم

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

زر الذهاب إلى الأعلى
error:
إغلاق
إغلاق