بطاريات أيون الصوديوم الصينية تتجه نحو الإنتاج الضخم، لتصبح مكوّنًا مهمًا في منظومة البطاريات المتنوعة

أخبار ar.wedoany.com، تنتقل بطاريات أيون الصوديوم من المختبرات إلى الإنتاج الضخم. وقد أطلقت شركات مثل كاتل (CATL) جيلًا ثانيًا من خلايا أيون الصوديوم، وتقوم عدة شركات مصنّعة للسيارات حاليًا بتقييم إمكانية اعتماد هذه التقنية في طرازاتها المستقبلية. ومن غير المرجح أن تحل بطاريات أيون الصوديوم محل بطاريات الليثيوم أيون بشكل كامل، بل ستشكل مكوّنًا مهمًا في منظومة البطاريات المتنوعة.

يعمل مبدأ بطاريات أيون الصوديوم بشكل مشابه لبطاريات الليثيوم أيون، حيث يتم الشحن والتفريغ عبر تنقل الأيونات المشحونة بين القطبين الموجب والسالب، والفرق يكمن في استخدام أيونات الصوديوم بدلًا من أيونات الليثيوم. يُعد الصوديوم أحد أكثر العناصر وفرة في القشرة الأرضية، وهو موزّع على نطاق واسع، بينما يتركز استخراج الليثيوم وتكريره في عدد محدود من الدول. لذلك، يمكن لبطاريات أيون الصوديوم أن تقلل مخاطر سلسلة التوريد وتخفض الاعتماد على المعادن الحرجة.

تُعد التكلفة عامل الجذب الأكبر لبطاريات أيون الصوديوم. فخلال العقد الماضي، شهدت أسعار الليثيوم تقلبات كبيرة مع الطفرة في الطلب على السيارات الكهربائية، بينما يتميز الصوديوم بانخفاض سعره ووفرة مصادره. بالإضافة إلى ذلك، يُظهر النظام الكيميائي لأيون الصوديوم أداءً أفضل في الطقس البارد مقارنة ببطاريات الليثيوم أيون التقليدية، التي تعاني غالبًا من تباطؤ سرعة الشحن وانخفاض مدى السير في درجات الحرارة المنخفضة. وفيما يتعلق بالسلامة، تُظهر العديد من تصاميم أيون الصوديوم استقرارًا حراريًا جيدًا، مما يقلل من مخاطر الانفلات الحراري مقارنة ببعض الأنظمة الكيميائية القائمة على الليثيوم.

غير أن كثافة الطاقة لا تزال نقطة الضعف في بطاريات أيون الصوديوم. فالليثيوم عنصر أخف من الصوديوم، مما يتيح لبطاريات الليثيوم أيون تخزين طاقة أكبر بنفس الوزن. وتتجاوز كثافة الطاقة في بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم (LFP) الحديثة عادةً 200 واط/ساعة لكل كيلوغرام، بينما تحقق الأنظمة الكيميائية القائمة على الليثيوم الغنية بالنيكل قيمًا أعلى. وقد اقتربت بطاريات أيون الصوديوم التجارية حاليًا من 175 واط/ساعة لكل كيلوغرام، مما يعني أن السيارات الكهربائية المزودة بخلايا أيون الصوديوم ستحتاج إلى حزم بطاريات أكبر أو أثقل لتحقيق نفس مدى السير. وهذا الفارق محدود الأثر في السيارات الحضرية المدمجة، لكنه يصبح بالغ الأهمية في الطرازات الفاخرة طويلة المدى.

من الاتجاهات الجديرة بالاهتمام تطوير حزم بطاريات هجينة. تعمل شركات مثل كاتل على تطوير حلول تقنية تجمع بين خلايا الليثيوم أيون وخلايا أيون الصوديوم في المركبة الواحدة. توفر خلايا الليثيوم كثافة طاقة عالية لضمان مدى سير طويل، بينما تضيف خلايا أيون الصوديوم مزايا الأداء في درجات الحرارة المنخفضة والمتانة وانخفاض التكلفة. ويمكن لأنظمة إدارة البطاريات المتقدمة أن توازن في الوقت الفعلي بين مخرجات الطاقة من النظامين الكيميائيين وفقًا لدرجة الحرارة وظروف القيادة ومتطلبات الشحن. ومن المتوقع أن يسهم هذا النهج في تقليل تدهور مدى السير في الشتاء، مع خفض تكاليف التصنيع دون المساس بالأداء العام للمركبة.

من حيث سيناريوهات التطبيق، تُعد بطاريات أيون الصوديوم أكثر ملاءمة للمجالات التي تُعطى فيها الأولوية للتكلفة والموثوقية على حساب أقصى مدى للسير، بما في ذلك السيارات الكهربائية الحضرية الاقتصادية، وشاحنات التوصيل، والحافلات، والمركبات ذات العجلتين والثلاث عجلات، والرافعات الشوكية، وأنظمة تخزين الطاقة الثابتة. وعادةً ما تعود هذه المركبات إلى مواقع شحن يمكن التنبؤ بها، واحتياجاتها من كثافة الطاقة فائقة الارتفاع منخفضة نسبيًا. في المقابل، ستظل السيارات الفاخرة طويلة المدى والسيارات عالية الأداء والطائرات الكهربائية معتمدة في المستقبل المنظور على الأنظمة الكيميائية القائمة على الليثيوم عالية كثافة الطاقة.

من غير المرجح أن تحل بطاريات أيون الصوديوم محل بطاريات الليثيوم أيون بشكل شامل على امتداد سلسلة صناعة السيارات، لكنها تقدم خيارًا مهمًا يمكن أن يسهم في خفض تكلفة التنقل الكهربائي وتعزيز مرونة سلسلة التوريد. وكما تستخدم المركبات الحديثة أنواعًا مختلفة من المحركات لأغراض مختلفة، فمن المرجح أن يعتمد سوق السيارات الكهربائية في المستقبل عدة أنظمة كيميائية للبطاريات في الوقت نفسه، كلٌّ منها مُحسَّن لسيناريوهات تطبيق محددة. ساهمت بطاريات الليثيوم أيون في انطلاق صناعة السيارات الكهربائية، وقد تجعل بطاريات أيون الصوديوم هذا التحول أكثر اقتصادية واستدامة، وتعمّ نفعه على شريحة أوسع من المستخدمين.