جهش در باتریهای حالت جامد: وعده پیمایش ۷۴۵ مایلی و شارژ ۱۰ دقیقهای خودروهای برقی
نسل جدیدی از باتریهای حالت جامد در حال حرکت از آزمایشگاه به جادههای واقعی هستند و وعده میدهند که نگرانی از بابت برد مسافت و زمانهای طولانی شارژ را از بین ببرند. با هدفگذاری خودروسازان بزرگ برای عرضه تجاری تا سال ۲۰۲۷، این فناوری میتواند چشمانداز خودروهای برقی را به طور اساسی تغییر دهد.
به قلم کاوه امامی
این خبر را به اشتراک بگذارید
صنعت خودروهای برقی در دهه گذشته به دنبال دستیابی به یک نقطه عطف منحصر به فرد و دستنیافتنی بوده است: برابری با راحتی مطلق موتور احتراق داخلی. سالهاست که مصرفکنندگان به دلیل نگرانی از برد مسافت و توقفهای طولانی برای شارژ، در خرید خودروهای برقی تردید داشتهاند. اکنون، موجی از پیشرفتها در فناوری باتریهای حالت جامد آماده است تا این موانع نهایی را در هم بشکند.[2][5]
چندین خودروساز و توسعهدهنده باتری در حال رسیدن به یک استاندارد جدید و خیرهکننده برای نسل بعدی خودروهای برقی هستند. ارقام اصلی این تغییر پارادایم عبارتند از: تا ۷۴۵ مایل (حدود ۱۲۰۰ کیلومتر) برد رانندگی با یک بار شارژ، همراه با قابلیت شارژ مجدد باتری از ۱۰ تا ۸۰ درصد در کمتر از ۱۰ دقیقه.[2][3]
برای درک اینکه چرا این یک جهش عظیم است، باید به داخل سلول باتری نگاه کرد. باتریهای متداول لیتیوم-یون – که اسبهای بارکش خودروهای برقی مدرن، تلفنهای هوشمند و لپتاپها هستند – برای انتقال یونها بین آند و کاتد، به یک الکترولیت مایع متکی هستند. اگرچه این مایع مؤثر است، اما ذاتاً قابل اشتعال است و چگالی انرژی قابل ذخیرهسازی در یک فضای مشخص را محدود میکند.[3][5]
باتریهای حالت جامد آن مایع را با یک ماده جامد جایگزین میکنند که معمولاً یک سرامیک، پلیمر یا شیشه مبتنی بر سولفید است. این تغییر اساسی در شیمی، خطر فرار حرارتی (thermal runaway) – یعنی خطر آتشسوزی زنجیرهای مرتبط با سلولهای لیتیوم-یون سوراخشده یا بیش از حد گرم شده – را از بین میبرد.[3][7]
فراتر از ایمنی، الکترولیت جامد افزایش چشمگیری در چگالی انرژی ایجاد میکند. از آنجا که این سلولها پایدارتر هستند، تولیدکنندگان میتوانند به جای گرافیت سنگینتر و حجیمتر امروزی، از فلز خالص لیتیوم برای آند استفاده کنند. نتیجه یک بسته باتری است که میتواند انرژی بسیار بیشتری را در فضایی کوچکتر و سبکتر ذخیره کند.[3][6]
تویوتا (Toyota) سرسختترین حامی این فناوری بوده و ۱۸ سال تحقیق و بیش از ۱۰۰۰ حق ثبت اختراع را به آن اختصاص داده است. این خودروساز ژاپنی اخیراً تأیید کرد که نمونههای اولیه باتریهای حالت جامد آن به مرز ۷۴۵ مایل پیمایش و آستانه شارژ ۱۰ دقیقهای دست یافتهاند.[2][7][8]
تویوتا برای انتقال این فناوری از آزمایشگاه به خط مونتاژ، با غول پتروشیمی ژاپنی، ایدمیتسو کوسان (Idemitsu Kosan)، شریک شده است. این دو شرکت در حال ایجاد یک زنجیره تأمین عظیم برای الکترولیتهای جامد سولفیدی هستند و انتظار میرود یک کارخانه آزمایشی تا سال ۲۰۲۷ عملیاتی شود. تویوتا قصد دارد اولین خودروهای برقی حالت جامد خود را تا سال ۲۰۲۷ یا ۲۰۲۸ به بازار عرضه کند.[2][8]
اما تویوتا دیگر تنها در این رقابت نیست و این فناوری از محدودیتهای محیطهای آزمایش کنترلشده فراتر رفته است. فکتوریال انرژی (Factorial Energy)، یک توسعهدهنده باتری مستقر در ایالات متحده، اخیراً ثابت کرد که این ارقام خیرهکننده در جادههای واقعی نیز قابل دستیابی هستند.[1][6]
در اواخر سال ۲۰۲۵، فکتوریال با مرسدس بنز (Mercedes-Benz) همکاری کرد تا سلولهای حالت جامد خود را در یک سدان لوکس EQS اصلاحشده نصب کند. این خودرو با موفقیت بیش از ۷۴۵ مایل را با یک بار شارژ در جادههای عمومی پیمود. مارکوس شفر (Markus Schäfer)، مدیر ارشد فناوری مرسدس بنز، صراحتاً این سلولها را "یک تغییردهنده واقعی بازی" برای صنعت نامید.[1][6]
سلولهای ۷۷ آمپر-ساعتی (Ah) فکتوریال همچنین تحت آزمایشهای دقیق آزمایشگاهی توسط استلانتیس (Stellantis)، شرکت مادر دوج (Dodge) و جیپ (Jeep)، قرار گرفتهاند. نتایج نشان داد که چگالی انرژی ۳۷۵ وات-ساعت بر کیلوگرم است – که به مراتب بهتر از فناوری فعلی لیتیوم-یون است – در حالی که وزن کلی بسته باتری را تا ۴۰ درصد کاهش میدهد.[1][6]
برای تأمین مالی افزایش گسترده تولید مورد نیاز برای پاسخگویی به تقاضای خودروسازان، فکتوریال انرژی در حال انتقال به بازارهای عمومی از طریق ادغام SPAC به ارزش ۱.۱ میلیارد دلار است و عرضه تجاری را تا سال ۲۰۲۷ هدف قرار داده است.[1][6]
در همین حال، جدول زمانی به شدت توسط بخش خودروسازی چین فشرده شده است. برندهایی مانند چری (Chery)، چانگان (Changan) و دانگفنگ (Dongfeng) منتظر پایان دهه نیستند. آنها در تلاشند تا باتریهای حالت جامد و نیمهجامد را در اوایل سال ۲۰۲۶ در خودروهای تولیدی خود ادغام کنند.[4]
خودروسازان چینی در حال حاضر ادعا میکنند که نمونههای اولیه آنها بردی بیش از ۹۳۰ مایل دارند و مقاومت فوقالعادهای در برابر آب و هوای بسیار سرد نشان میدهند – که یک نقطه ضعف سنتی برای باتریهای مبتنی بر مایع است. دانگفنگ اخیراً یک نمونه اولیه را آزمایش کرد که در دماهای کاهش یافته تا منفی ۲۲ درجه فارنهایت (حدود منفی ۳۰ درجه سانتیگراد) برد ۶۲۰ مایلی خود را حفظ کرد.[4]
با وجود پیشرفت سریع، این گذار یک شبه اتفاق نخواهد افتاد. مانع اصلی همچنان هزینه تولید است. تولید سلولهای حالت جامد نیازمند محیطهای بکر و عاری از رطوبت و دقت فوقالعادهای است تا از ایجاد ترکهای ریز در الکترولیت جامد در طول انبساط و انقباض چرخههای شارژ جلوگیری شود.[5]
به دلیل این هزینههای اولیه تولید، باتریهای حالت جامد تقریباً به طور قطع ابتدا در سدانهای لوکس رده بالا و خودروهای عملکردی (Performance Vehicles) عرضه خواهند شد. برای بازار انبوه، خودروسازان همچنان به باتریهای لیتیوم-آهن-فسفات (LFP) که مقرونبهصرفهتر هستند و شاهد بهبودهای ثابتی در برد و هزینه خود هستند، متکی خواهند بود.[1][7]
نکات کلیدی
- باتریهای حالت جامد الکترولیتهای مایع قابل اشتعال را با مواد جامد پایدار جایگزین میکنند و چگالی انرژی را به شدت افزایش میدهند.
- تویوتا برای خودروهای برقی حالت جامد آتی خود، برد ۷۴۵ مایلی و زمان شارژ ۱۰ دقیقهای را هدف قرار داده است.
- شرکت فکتوریال انرژی مستقر در ایالات متحده اخیراً با راندن یک مرسدس بنز EQS به مسافت ۷۴۵ مایل با یک بار شارژ، قابلیت عملی این فناوری را اثبات کرد.
- خودروسازان چینی به شدت در حال تسریع جدولهای زمانی باتریهای حالت جامد خود هستند و عرضه تجاری را در اوایل سال ۲۰۲۶ هدف قرار دادهاند.
آنچه نمیدانیم
- کاهش هزینههای تولید با چه سرعتی امکانپذیر است تا باتریهای حالت جامد برای خودروهای سطح پایه و بازار انبوه مقرونبهصرفه شوند.
- آیا زنجیره تأمین جهانی مواد خام مانند سولفید لیتیوم میتواند به اندازه کافی سریع مقیاسپذیر شود تا تقاضای پیشبینی شده خودروسازان را برآورده کند.
- سلولهای حالت جامد در طول عمر ۱۵ تا ۲۰ ساله خود تحت شرایط رانندگی روزمره واقعی چگونه تخریب خواهند شد.
روند رویداد
۲۰۱۲
تویوتا تحقیقات و توسعه فشرده در زمینه فناوری باتری حالت جامد را آغاز میکند.
جولای ۲۰۲۳
تویوتا رسماً پیشرفتی در دوام الکترولیت جامد اعلام میکند و برد ۷۴۵ مایلی را هدف قرار میدهد.
سپتامبر ۲۰۲۵
فکتوریال انرژی و مرسدس بنز با موفقیت یک EQS اصلاحشده را بیش از ۷۴۵ مایل با یک بار شارژ حالت جامد میرانند.
ژوئن ۲۰۲۶
فکتوریال انرژی برای تأمین مالی تولید انبوه عمومی میشود، در حالی که خودروسازان چینی جدولهای زمانی عرضه خود را تسریع میکنند.
- خودروسازان سنتی
- برندهای تثبیتشده که بر توسعه روشمند، ایمنی و اهداف برد مسافت عظیم برای سالهای ۲۰۲۷-۲۰۲۸ تمرکز دارند.
- استارتاپهای باتری
- توسعهدهندگان چابک که اکنون اعتبارسنجی در دنیای واقعی را پیش میبرند و برای افزایش سریع مقیاس، از بازارهای عمومی سرمایه جذب میکنند.
- رقبای چینی
- رهبران فعلی باتری که برای حفظ تسلط بر بازار، جدولهای زمانی را به شدت تسریع میکنند.
- شکاکان صنعت
- تحلیلگرانی که هزینه هنگفت تولید باتریهای حالت جامد و دشواری افزایش مقیاس از آزمایشگاه به تولید انبوه را برجسته میکنند.
دیدگاههایی که این گزارش پوشش نداده
- استخراجکنندگان مواد خام
- اپراتورهای شبکه شارژ عمومی
منابع
[1]Electrekاستارتاپهای باتریFactorial brings solid-state EV batteries to public markets
مطالعه در Electrek →
[2]Forbesخودروسازان سنتیToyota's New Battery Range Will Beat The Ford Mustang Mach-E
مطالعه در Forbes →
[3]Motor Authorityخودروسازان سنتیToyota touts 745-mile range, 10-minute charge for solid-state battery
مطالعه در Motor Authority →
[4]AutoNocionرقبای چینیChina ramps up solid-state battery technology with faster timeline
مطالعه در AutoNocion →
[5]CleanTechnicaشکاکان صنعتToyota Claims Solid-State Battery Has 745 Mile Range, 10 Minute Charging Time
مطالعه در CleanTechnica →
[6]EVInfo.netاستارتاپهای باتریFactorial Energy's solid-state batteries are already demonstrating significant real-world potential
مطالعه در EVInfo.net →
[7]TopSpeedشکاکان صنعتToyota's 745-Mile Solid-State Battery Breakthrough, Explained
مطالعه در TopSpeed →
[8]CarBuzzخودروسازان سنتیToyota Has The Patents, While China Is Applying The Speed
مطالعه در CarBuzz →
بیشتر در خودرو
مشاهده همه →فناوری موتور
مکانیسم چرخههای اتکینسون و میلر: چگونه بازدهی خودروهای هیبریدی را افزایش میدهند
4 منبع
مکانیک پیشرانه
مکانیک سیستمهای تمام چرخ متحرک (AWD): مقایسه دائمی، درخواستی و گشتاور برداری
8 منبع
قیمتگذاری خودرو
تغییر فرمول قیمتگذاری خودرو: نرخ ارز غیررسمی مبنای تعیین قیمت خواهد بود
3 منبع
شارژ خودروی برقی
رونمایی جیلی از سیستم شارژ ۲.۲ مگاواتی؛ شارژ باتری خودروهای برقی تنها در ۴.۵ دقیقه
7 منبع
نظرات
هر زاویه. هر روز.
اخبار خودرو با پوشش کامل منابع و تحلیل دیدگاهها، هر روز و رایگان.





