تویوتا هدف ۲۰۲۷ برای باتری حالت جامد خودروی برقی با برد ۱۰۰۰ کیلومتر را تأیید کرد

روایت رایج این است که تویوتا انقلاب خودروهای برقی را از دست داده و در حالی که تسلا و بی‌وای‌دی بازار را قبضه کرده‌اند، سرسختانه به خودروهای هیبریدی چسبیده است. فرض بر این است که جنگ شیمی باتری‌ها به پایان رسیده و سلول‌های ارزان‌قیمت لیتیوم-یون قاطعانه پیروز شده‌اند. اما این روایت، میلیاردها دلاری را که بی‌سروصدا به سمت یک فناوری اساساً متفاوت سرازیر شده است، نادیده می‌گیرد. تویوتا و شرکت پالایش نفت ژاپنی ایدِمیتسو کوسان رسماً ساخت یک مرکز آزمایشی در مقیاس بزرگ برای الکترولیت‌های جامد سولفیدی را آغاز کرده‌اند و سرمایه جدی را پشت یک خودروی تولیدی برای سال‌های ۲۰۲۷ تا ۲۰۲۸ قرار داده‌اند که وعده برد ۱۰۰۰ کیلومتر و زمان شارژ ۱۰ دقیقه‌ای می‌دهد.[1]

بسیار مهم است که آنچه واقعاً از خطوط مونتاژ خارج می‌شود را از آنچه در بیانیه‌های مطبوعاتی وجود دارد، جدا کنیم. تویوتا هنوز خودروی برقی با باتری حالت جامد عرضه نکرده است. آنچه آنها عرضه کرده‌اند، یک جدول زمانی قطعی تولید و آغاز عملیات ساخت یک کارخانه فیزیکی است. معیارهای برد ۱۰۰۰ کیلومتر و شارژ ۱۰ دقیقه‌ای، اهداف مهندسی تأیید شده برای سری آتی حالت جامد آنها هستند، نه مشخصاتی که امروز بتوانید در نمایشگاه بخرید. صنعت خودروسازی مملو از پیشرفت‌های باتری به تأخیر افتاده است و خود تویوتا نیز قبلاً جدول‌های زمانی حالت جامد را به تعویق انداخته است.[1][4]

برای درک اهمیت این موضوع، باید به شیمی آن نگاه کنید. باتری‌های لیتیوم-یون فعلی برای انتقال یون‌ها بین آند و کاتد به الکترولیت‌های مایع متکی هستند. این مایعات سنگین هستند، به مرور زمان تخریب می‌شوند و بسیار قابل اشتعال هستند، که این امر چگالی بسته‌بندی و سرعت پذیرش شارژ آنها را محدود می‌کند. پیشرفت تویوتا این مایع را با یک ماده سولفیدی جامد جایگزین می‌کند. این ساختار جامد از تشکیل دندریت‌ها – خارهای میکروسکوپی که باعث اتصال کوتاه می‌شوند – جلوگیری می‌کند و به باتری اجازه می‌دهد تا مقادیر زیادی انرژی را با سرعت‌های بی‌سابقه و ایمن جذب کند.[2]

همکاری با ایدِمیتسو کوسان تصادفی نیست؛ این یک مانور استراتژیک در زنجیره تأمین است. ایدِمیتسو به منابع عظیم گوگرد دسترسی دارد که محصول جانبی پالایش نفت است. تویوتا با تبدیل این گوگرد کم‌ارزش به الکترولیت‌های سولفید لیتیوم با حاشیه سود بالا، یک زنجیره تأمین داخلی و بسیار کنترل‌شده را تضمین می‌کند که گلوگاه‌های ژئوپلیتیکی را که در حال حاضر بازار جهانی لیتیوم-یون را آزار می‌دهند، دور می‌زند. تأسیسات جدید چیبا طراحی شده است تا تا سال ۲۰۲۷ سالانه چند صد تُن از این الکترولیت جامد را تولید کند.[1]

ممکن است مهندسی این فناوری بی‌نقص باشد، اما اقتصاد آن همچنان دشوار است. باتری‌های حالت جامد نمونه اولیه در حال حاضر بین ۸۰۰ تا ۱۲۰۰ دلار به ازای هر کیلووات ساعت در محیط‌های آزمایشگاهی هزینه تولید دارند. در مقابل، باتری‌های لیتیوم-آهن-فسفات (LFP) که بر بازار کنونی تسلط دارند، کمتر از ۹۰ دلار به ازای هر کیلووات ساعت هزینه دارند. حتی با مقیاس تولید ایدِمیتسو، اولین خودروهای حالت جامد تویوتا ناگزیر مدل‌های پریمیوم و کم‌حجم خواهند بود – که احتمالاً با نشان لکسوس عرضه می‌شوند – نه خودروهای مقرون‌به‌صرفه برای عموم مردم.[2][3][4]

در حالی که تویوتا در حال ساختن سنگر حالت جامد خود است، بقیه صنعت ساکن نمانده‌اند. تسلا میلیاردها دلار صرف بهینه‌سازی تولید سلول‌های استوانه‌ای ۴۶۸۰ خود کرده و آنها را مستقیماً در بسته ساختاری خودروهایش ادغام می‌کند. در همین حال، بی‌وای‌دی با باتری تیغه‌ای خود، که یک معماری LFP است و عملکرد نهایی را فدای قیمت بسیار پایین و ایمنی شدید می‌کند، بازار جهانی را فتح کرده است. این شرکت‌ها امروز در حال افزایش مقیاس هستند و هزینه‌ها را در منحنی یادگیری کاهش می‌دهند که تویوتا باید از پشت سر آنها دنبال کند.[3]

با این حال، اگر تویوتا با موفقیت فناوری حالت جامد خود را در مقیاس به بازار عرضه کند، شکاف عملکرد خیره‌کننده خواهد بود. باتری‌ای که در مدت زمان خرید یک قهوه شارژ می‌شود و با یک بار شارژ از لس‌آنجلس تا سالت‌لیک‌سیتی رانندگی می‌کند، اساساً کاربرد یک خودروی برقی را تغییر می‌دهد. این امر اضطراب برد را به طور کامل از بین می‌برد و نیاز به بسته‌های باتری بزرگ و سنگین در خودروهای کوچک‌تر را حذف می‌کند، که به طور بالقوه محدودیت‌های طراحی کل صنعت خودروسازی را بازتعریف می‌کند.[1]

بازار خودروهای برقی اکنون به دو مسیر تکنولوژیک متمایز تقسیم می‌شود. در یک طرف، بهینه‌سازی بی‌وقفه شیمی لیتیوم-یون مایع موجود است که خودروهای برقی را به سمت برابری قیمت با موتورهای احتراقی سوق می‌دهد. در طرف دیگر، قمار پرمخاطره بر روی فیزیک حالت جامد است که نوید یک جهش نسلی در قابلیت‌ها را با یک هزینه اولیه بالا می‌دهد. خریداران و سرمایه‌گذاران اکنون باید واقعیت اثبات شده و مقرون‌به‌صرفه امروز را در برابر وعده تحول‌آفرین و گران‌قیمت فردا بسنجند.[4]