پایگاه خبری فولاد ایران- سازندگان وسایل نقلیه الکتریکی (EV) دائماً به دنبال راه‌هایی برای بهبود عمر باتری هستند تا باتری‌های قابل اعتمادتری را ارائه دهند که می‌توانند خودروهای برقی را برای مسافت طولانی‌تر به طور موثرتری تغذیه کنند. تا به امروز، تولیدکنندگان باتری به شدت به تولیدکنندگان لیتیوم برای تامین انرژی محصولات خود متکی بوده اند. با این حال، افزایش تقاضا برای لیتیوم و عرضه محدود این ماده معدنی به این معنی است که سازندگان باتری به دنبال گزینه‌های جایگزین هستند و قصد دارند باتری‌های بیشتری را بازیافت کنند. آنها همچنین سرمایه گذاری زیادی در تحقیق و توسعه برای بهبود عملکرد و چرخه عمر باتری های خود انجام می دهند. این به بهبود کارایی در خودروهای برقی و ذخیره سازی باتری در مقیاس کاربردی کمک می کند.
به گزارش فولاد ایران، برخی از شرکت‌ها به دنبال جایگزین‌هایی برای باتری‌های لیتیومی هستند، زیرا برای تولید به مقادیر زیادی آب و انرژی نیاز دارند و بازیافت آنها دشوار است. شرکت استرالیایی Nation Energie، سرمایه گذاری مشترک بین Faradion و ICM Investments، در حال بررسی پتانسیل باتری های سدیمی است که معتقد است می تواند پایدارتر باشد. این شرکت در سال 2022 اولین باتری سدیم یونی فارادیون را در سایتی در یارا ولی در نیو ساوت ولز نصب کرد تا این فناوری را آزمایش کند.
جیمز کوین، مدیر عامل شرکت فارادیون مستقر در بریتانیا، اظهار داشت: «سدیم منبع بسیار پایدارتری برای باتری ها نسبت به لیتیوم است. کوین اضافه کرد: «این به طور گسترده در سراسر جهان در دسترس است، به این معنی که منبع آن ارزان‌تر است و استخراج آن کمتر آب بر است. برای استخراج یک تن لیتیوم در مقابل یک تن سدیم، ۶۸۲ برابر آب بیشتر نیاز است. این مقدار قابل توجهی است.»
جایگزین دیگر باتری های لیتیوم سولفور است که در کاتد خود از گوگرد به جای عناصر فلزی کمیاب مانند نیکل، منگنز و کبالت استفاده می کنند. مقادیر فراوانی گوگرد در پوسته زمین وجود دارد و همچنین این محصول جانبی فرآوری گاز طبیعی و پالایش نفت است، به این معنی که دسترسی به آن نسبت به خاک‌های کمیاب آسان‌تر است، که باتری‌های لیتیوم-گوگرد را پایدارتر می‌کند.
در حالی که بسیاری از شرکت ها در حال سرمایه گذاری در فناوری باتری های جایگزین هستند، شرکت های دیگر به دنبال بهینه سازی باتری های لیتیوم یون خود هستند. برخی از سازندگان EV در حال بررسی فناوری باتری های حالت جامد هستند، در حالی که برخی دیگر در حال تحقیق در مورد پتانسیل آندهای سیلیکونی در باتری ها هستند.
باتری های حالت جامد به جای الکترولیت های مایع یا آبی که در باتری های معمولی استفاده می شوند، از الکترولیت های جامد استفاده می کنند. دو نوع رایج الکترولیت جامد، الکترولیت های جامد معدنی (اکسیدها و سولفیدها) و پلیمرهای جامد (نمک های پلیمری یا پلیمرهای ژل) هستند. باتری های حالت جامد به طور فزاینده ای محبوب هستند زیرا خطر اشتعال پذیری کمتر، چگالی انرژی بالاتر و چرخه شارژ سریع تر دارند. با این حال، هزینه تولید آنها بیشتر از باتری های سدیم است.
بسیاری از کارشناسان صنعت بر این باورند که هنوز باید یک الکترولیت جامد ایده آل پیدا شود تا به طور موثر باتری را تغذیه کند. با این حال، Solid Power مستقر در کلرادو یک باتری مبتنی بر الکترولیت سولفید ایجاد کرده است که می‌گوید چگالی انرژی آن بین 50 تا 100 درصد بیشتر از باتری‌های لیتیوم یون معمولی است. این شرکت قصد دارد تا سال 2028 سالانه باتری های حالت جامد برای 800000 خودروی برقی تولید کند.
تویوتا و نیسان ژاپن هر دو بودجه تحقیق و توسعه باتری های حالت جامد را تامین می کنند که امیدوارند در سال های آینده عملکرد خودروهای برقی خود را بهبود بخشند. تویوتا امیدوار است تولید انبوه باتری‌های حالت جامد را بین سال‌های 2027 تا 2028 راه‌اندازی کند و نیسان قصد دارد تا سال 2029 از این فناوری در خودروهای برقی خود استفاده کند. در همین حال، مرسدس، پورشه و جنرال موتورز همگی روی فناوری آند سیلیکونی سرمایه‌گذاری می‌کنند تا قدرت و قابلیت شارژ باتری های آنها را بهبود بخشند.
گزارشی از ماه می توسط مشاور IDTechEx، پتانسیل مواد آند سیلیکونی پیشرفته را برای بهبود بخش‌های حیاتی عملکرد باتری «بسیار عظیم» توصیف کرد. با این حال، موانع متعددی از جمله عمر چرخه، عمر مفید و هزینه بر سر راه گسترش تجاری این فناوری قرار دارند. به نظر می رسد که آند سیلیکون در حال حاضر به لطف چندین پیشرفت تکنولوژیکی در چند سال اخیر از فناوری باتری های حالت جامد پیشی گرفته است، اما هیچ کدام هنوز برای استفاده در مقیاس تجاری آماده نیستند.
باتری‌های آند سیلیکون چند سال پیش فقط یک سال ماندگاری داشتند، اما تولیدکنندگان باتری معتقدند که امروزه این مدت را بین سه تا چهار سال افزایش داده‌اند. کارشناسان پیشنهاد می‌کنند که آندهای سیلیکونی می‌توانند 10 برابر گرافیت، که معمولاً در آندهای باتری استفاده می‌شود، چگالی انرژی تولید کنند. با این حال، هنگامی که سیلیکون بیشتری استفاده می شود، همین مواد ممکن است از تخریب سریع تر آسیب ببینند.
سازندگان EV و باتری‌ها سرمایه‌گذاری زیادی در تحقیق و توسعه فناوری باتری، هم در توسعه مواد جایگزین باتری و هم برای بهبود عملکرد، انجام می‌دهند. انتظار می‌رود که این امر در سال‌های آینده نوآوری‌ها را برای بهبود عملکرد EV و باتری‌های در مقیاس کاربردی افزایش دهد. با این حال، در حال حاضر مشخص نیست که کدام فناوری باتری برتر خواهد بود.
منبع: Oilprice