تولید باتری‌ خودروی الکتریکی با زمان شارژ پنج دقیقه

نویسنده: مریم صفدری

شنبه, ۴ بهمن ۹۹ ساعت ۱۳:۰۰

برای اولین ‌بار، باتری‌هایی با قابلیت شارژ کامل در مدت ۵ دقیقه در کارخانه‌ای تولید شده که گام مهمی در جهت افزایش سرعت شارژ خودروی برقی است.

وسایل نقلیه الکتریکی بخش حیاتی از اقدامات مقابله با بحران اقلیمی است؛ اما خالی شدن شارژ در جریان سفر، رانندگان را نگران می‌کند.

باتری‌های لیتیوم‌-یون به ‌وسیله‌ی شرکت استوردات توسعه داده شده و شرکت ایو انرژی چین در خطوط تولید استاندارد، آن را تولید می‌کند. استوردات پیش از این باتری با قابلیت شارژ فوق‌العاده‌ی برای تلفن‌، هواپیمای بدون سرنشین و اسکوتر به نمایش گذاشته و اکنون هزار باتری برای نمایش فناوری خود به خودروسازان و شرکت‌های دیگر تولید کرده است. دایملر، بی‌پی، سامسونگ و تی‌دی‌کی همه در استوردات سرمایه‌گذاری کرده‌اند که تاکنون ۱۳۰ میلیون دلار سرمایه جمع‌آوری کرده است.

به گزارش گاردین، باتری‌های شرکت استوردات می‌توانند طی پنج دقیقه کاملا شارژ شوند؛ اما برای این کار به شارژرهای با انرژی بسیار بالاتر از چیزی که امروزه استفاده می‌شود، نیاز است. استوردات قصد دارد با استفاده از زیرساخت‌های شارژ موجود تا در سال ۲۰۲۵، ۱۰۰ مایل شارژ را طی پنج دقیقه به باتری ماشین تحویل بدهد. دورون مایرسدورف، مدیرعامل استوردات، می‌گوید:

مانع اول برای پذیرش وسایل نقلیه‌ی الکتریکی هزینه نیست، بلکه اضطراب بُرد است. شما می‌ترسید در بزرگ‌راهی گیر کنید یا نیاز باشد به ‌مدت دو ساعت برای شارژ خودروی خود در ایستگاه شارژ بنشینید. اما اگر تجربه‌ی راننده دقیقا مانند سوخت‌گیری اتومبیل بنزینی باشد، کل اضطراب از بین می‌رود ... باتری لیتیوم‌-یونی که طی پنج دقیقه شارژ شود، غیر ممکن در نظر گرفته می‌شد. اما ما در حال انتشار نمونه اولیه‌ی آزمایشگاهی نیستیم؛ بلکه مدل‌های مهندسی تولید انبوه را عرضه می‌کنیم. این امر نشان می‌دهد فناوری ما عملی و از نظر تجاری آماده است.

باتری‌های لیتیوم-یون موجود از گرافیت به‌عنوان الکترود استفاده می‌کنند که در آن‌ها یون‌های لیتیوم را برای ذخیره شارژ حرکت می‌دهد؛ اما وقتی سرعت شارژ زیاد می‌شود، یون‌ها متراکم می‌شوند و می‌توانند به فلز بازگردند و موجب اتصال کوتاه شوند. باتری استوردات گرافیت را با نانوذرات نیمه‌رسانا جایگزین می‌کند که یون‌ها می‌توانند سریع‌تر و راحت‌تر از آن عبور کنند. این نانوذرات در حال ‌حاضر با استفاده از ژرمانیم ساخته می‌شوند که محلول در آب و کار با آن در مراحل تولید ساده‌تر است.

اما استوردات قصد دارد از سیلیکون استفاده کند که بسیار ارزان‌تر است و انتظار دارد نمونه‌های اولیه در اواخر سال جاری آماده شود. به گفته‌ی مایرسدورف، هزینه‌ی آن به اندازه‌ی باتری‌های لیتیوم‌-یون موجود خواهد بود. وی می‌گوید:

دیگر تنگنای شارژ بسیار سریع، باتری نخواهد بود. اکنون ایستگاه‌های شارژ و شبکه‌هایی که انرژی آن‌ها را تأمین می‌کنند، باید به‌روز شوند و به همین علت است که با BP (شرکت نفت و گاز چندملیتی مستقر در بریتانیا) کار می‌کنیم. بی‌پی ۱۸,۲۰۰ محوطه‌ی پمپ بنزین دارد و می‌داند اگر تا ده سال دیگر از این ایستگاه‌ها برای شارژ مجدد استفاده نکنند، تمامی ایستگاه‌ها منسوخ خواهد شد. باتری‌، نفت جدید است.

ده‌ها شرکت در سراسر جهان در حال ساخت باتری‌ سریع شارژشونده هستند و تسلا، اینویت و سیلا نانوتکنولوژیز همه روی الکترودهای سیلیکونی کار می‌کنند. برخی دیگر به‌ دنبال ترکیبات متفاوتی مانند اکیون (Echion) هستند که از نانوذرات نیوبیم اکسید استفاده می‌کند.

پروفسور چائو یانگ وانگ، از مرکز فناوری‌های باتری و ذخیره انرژی دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا می‌گوید:

فکر می‌کنم باتری‌های سریع شارژشونده طی سه سال آینده وارد بازار انبوه شود. آن‌ها گران‌تر نخواهند بود. در واقع آن‌ها به خودروسازان اجازه می‌دهند باتری‌های به‌کاررفته در خودرو را کوچک‌تر و در عین‌حال اضطراب برد را حذف کنند و به این ترتیب، هزینه باتری وسایل نقلیه به مقدار چشمگیری کاهش پیدا می‌کند.

پژوهش گروه وانگ توسط شرکت ای‌سی پاور که او آن را تأسیس کرده، در حال توسعه است. سیستم آن‌ها به دقت دمای باتری را به ۶۰ درجه سانتی‌گراد افزایش می‌دهد که یون‌های لیتیوم را قادر می‌سازد سریع‌تر حرکت کنند؛ اما از وارد آمدن آسیب به باتری که معمولا بر اثر گرما ایجاد می‌شود، پیشگیری می‌کند. به گفته‌ی وانگ، این امر موجب می‌شود شارژ کامل طی ۱۰ دقیقه ممکن شود.

به باور وانگ، این پژوهش که در مجله‌ی Nature Energy منتشر شده است، نشان می‌دهد که این باتری می‌تواند هم مقرون‌به‌صرفه باشد و هم اضطراب برد را از بین ببرد. او می‌گوید:

درنهایت، از نظر هزینه و راحتی در حال رسیدن به وسایل نقلیه‌ی بنزینی هستیم. ما فناوری را برای اتومبیل‌های برقی ۲۵ هزار دلاری داریم که سرعتی مانند اتومبیل‌های اسپرت لوکس دارند، دارای قابلیت شارژ مجدد ده دقیقه‌ای و از نمونه‌های موجود در بازار ایمن‌تر هستند.

وانگ خاطرنشان می‌کند که شارژ سریع باید حداقل ۵۰۰ بار بدون تخریب باتری قابل تکرار باشد تا به آن عمر معقولی بدهد و باتری شرکت ای‌سی پاور تا ۲۵۰۰ بار می‌تواند این روند را انجام بدهد. مایرسدورف می‌گوید باتری استوردات می‌تواند هزار چرخه شارژ مجدد شود و ۸۰ درصد از ظرفیت اصلی خود را حفظ کند.

آنا توماشوسکا از کالج سلطنتی لندن که باتری‌های سریع شارژشونده را در سال ۲۰۱۹ بررسی کرد، در مورد سرعت عرضه‌ی این باتری‌ها محتاط‌تر است. او می‌گوید:

فکر می‌‌کنم فناوری‌هایی مانند فناوری استوردات می‌تواند طی پنج سال آینده یا بیشتر وارد بازار شود. اگرچه از آنجا که ساخت آن‌ها دشوارتر و گران‌تر است، احتمالا در ابتدا آن‌ها را فقط در بازارهای ویژه‌ای خواهیم دید که از نظر عملکرد بالا اهمیت دارند و به اندازه‌ی وسایل نقلیه الکتریکی به قیمت حساس نیستند.