تکنولوژی ساختارشکن تویوتا در زمینه باتری حالتجامد میتواند تحول عظیمی در همهگیری خودروهای برقی رقم بزند. ظاهراً ژاپنیها میخواهند یک باتری با توان ارائه پیمایش ۱۲۰۰ کیلومتری را معرفی کنند.
جنرال موتورز در سال ۱۹۹۶ خودروی EV1 را به عنوان اولین محصول برقی تولید انبوه راهی بازار کرد. این خودرو که در ابتدا از باتریهای اسید سرب استفاده میکرد حداکثر شعاع حرکتی ۱۱۰ تا ۱۴۵ کیلومتری دارد و نتوانست به موفقیت چندانی دست یابد. اگرچه داستان EV1 پایان خوشی نداشت اما ثابت کرد خودروهای برقی میتوانند ویژگیهای سطح بالایی داشته باشند اما درصورتیکه از نظر شعاع حرکتی خوب عمل نکنند با استقبال مواجه نخواهند شد. حتی سخنگوی جنرال موتورز نیز اعتراف کرده بود این خودرو به دلیل شعاع حرکتی کم و قیمت نسبتاً بالا با اقبال از سوی خریداران مواجه نشد.
اما یک دهه بعد تسلا با محصول خود یعنی رودستر وارد میدان شد. این خودرو با یکبار شارژ میتوانست مسافت ۳۹۵ کیلومتری را بپیماید. از آن زمان تاکنون صنعت خودرو کاملاً دگرگون شده است و هماکنون خودروهای برقی با شعاع حرکتی فراتر از ۴۵۰ کیلومتر به وفور در بازار پیدا میشوند؛ اما تویوتا که به خاطر عقب ماندن از رقبا در این مسابقه موردانتقاد است تکنولوژی باتری حالتجامدی را معرفی میکند که قول دستیابی به شعاع حرکتی باورنکردنی ۱۲۰۰ کیلومتری را میدهد. اگر چنین چیزی صحت داشته باشد تویوتا میتواند دید ما به دنیای حملونقل بدون آلایندگی را تغییر دهد. در ادامه میخواهیم به جزئیات این تکنولوژی بپردازیم.
باتری حالتجامد چیست؟
این باتری همچنان دارای ترکیب آند کاتد کلاسیک با یک جداکننده بین آنهاست. آنچه باتری حالتجامد را متمایز میکند استفاده از الکترودها و الکترولیتهای جامد است درحالیکه در باتریهای لیتیوم یونی از الکترولیت مایع استفاده میشود. این تفاوت شاید ناچیز به نظر برسد اما مزیتها و چالشهای زیادی به همراه دارد. با چنین باتریهایی میتوان هزینهها و زمان شارژ باتری را کاهش و میزان پیمایش خودروهای برقی را افزایش داد.
تکنولوژی ساختارشکن
ژاپنیها با معرفی چنین تکنولوژیای حسابی سر و صدا به پا کردهاند. باتری حالتجامد تویوتا میتواند ابعاد، وزن و هزینههای کمتری نسبت به نمونههای فعلی داشته باشد. تویوتا میگوید روشهای سادهتری برای فرایند تولید مواد موردنیاز این باتریها را پیدا کرده است. همانطور که میدانید هزینههای تولید بالای باتریهای حالتجامد (۳ تا ۴ برابر بیشتر از باتریهای لیتیوم یونی) یکی از چالشهای بزرگ این برند بوده است. یکی از مدیران ارشد تویوتا میگوید باتری موردبحث توان پیمایش ۱۲۰۰ کیلومتر را فراهم میکند و میتوان آن را در ۱۰ دقیقه یا حتی کمتر شارژ کرد.
نقش مهم در استراتژی برقی سازی محصولات
درحالیکه اکثر خودروسازان بزرگ همچون جنرال موتورز، هیوندای، فورد، فولکسواگن و… استراتژیهای مهمی در زمینه برقی سازی محصولات خود ترسیم کردهاند اما تویوتا یکی از معدود برندهایی است که از نظر ارائه چنین خودروهایی در ردههای پایین قرار دارد؛ اما ژاپنیها به دنبال ارائه سبد محصولاتی متنوع شامل مدلهای هیبریدی، پلاگین هیبریدی، هیدروژنی و برقی بودند. البته با وجود تیم مدیریتی جدید، تویوتا برنامههای متفاوتی را اعلام کرده است که مهمترین بخش آن توسعه باتریهای حالتجامد برای کاهش هزینهها و افزایش شعاع حرکتی خودروهاست. با هدف فروش ۱.۵ میلیون خودروی برقی تا سال ۲۰۲۶ و ۳.۵ میلیون تا سال ۲۰۳۰، به وضوح مشخص است که نسل بعدی باتریها نقش مهمی در تحقق اهداف این خودروساز خواهند داشت.
احتمال شکست دادن تسلا
اخیراً ارزش تسلا از ۸۴۰ میلیارد دلار عبور کرد و تسلط این برند بر بازار برقیها را تثبیت نمود. تاکنون استارت آپ های زیادی با هدف شکست تسلا تأسیس شدهاند اما اکثر آنها از بازار کنار رفتهاند هرچند اگر تکنولوژی جدید تویوتا بتواند انتظارات را برآورده کند شاید تسلا با خطری جدی مواجه شود. ژاپنیها قول تولید این باتریها را توان پیمایش ۱۲۰۰ کیلومتر را دادهاند و حتی میگویند احتمال تولید نسخههایی از آن با توان پیمایش ۱۵۰۰ کیلومتر نیز وجود خواهد داشت.
برنامه برای کاهش قیمت
یکی از دلایل قیمت بالای خودروهای برقی به باتری آنها مربوط میشود که میتوانند تا ۲۰ هزار دلار نیز قیمت داشته باشند. دلیل این کار هزینههای بالای استخراج مواد موردنیاز تولید باتریهای لیتیوم یونی است. خودروسازان برای ارائه توان پیمایش مناسب مجبور هستند از باتریهای بزرگتر و گرانتر استفاده کنند اما تویوتا میخواهد با تکنولوژی خود هزینهها را کاهش دهد. یکی از این برنامهها روشهای تولید سادهتر است. ژاپنیها امیدوار هستند هزینههای تولید باتریهای حالتجامد را به حد نمونههای لیتیوم یونی برسانند.
ایمنی بالاتر
اگرچه باتریهای لیتیوم یونی ریسک انفجار پایینی دارند اما قبلاً شاهد آتشسوزی آنها بودهایم. همچنین الکترولیت مایع بکار رفته در این باتریها سمی و قابل اشتعال است. در صورت وجود دمای بالا این الکترولیت آتش میگیرد و زنجیرهای از واکنشها را به راه میاندازد که در نهایت منجر به آتشسوزی وسیع میشود. در مقابل باید به باتری جدید تویوتا اشاره کنیم که پایداری گرمایی بالایی دارد و ریسکهای قبلی را از بین میبرد.
نقاط ضعف باتریهای حالتجامد
اگرچه باتریهای لیتیوم یونی محدودیتهایی دارند اما این تکنولوژی در طول این سالها بهبود یافته است. باتریهای حالتجامد اما در اول راه هستند و چالشهایی وجود دارد. از طرفی روشهای بازیافت باتریهای لیتیوم یونی پیشرفت کرده است اما این موضوع درباره نمونههای حالتجامد صدق نمیکند. چالش دیگر باتریهای جدید موردبحث شکلگیری دندریت است. دندریتها مشابه شاخههای درخت کوچکی هستند که داخل باتری شکل گرفته و گسترش مییابند. این اشکال طبیعی میتوانند پلی بین الکترودهای باتری باشند که باعث ایجاد اتصال کوتاه و کاهش طول عمر باتری میشود. چالش بعدی به هزینههای تولید بالا مربوط میشود چراکه باتریهای حالتجامد نیازمند استخراج فلزات نایاب هستند، فلزاتی که قیمت بالاتری دارند.
عجله نکنید!
تویوتا خودروسازی است که قدمهای خود را حسابشده برمیدارد و هیچچیزی را با بزرگنمایی بیان نمیکند. به همین خاطر بود که یکی از مدیران ارشد این برند اظهار داشت سه سال پیش مشکلات دوام باتریهای حالتجامد را حل کرده اما آن را اعلام عمومی نکرده است. البته باید گفت این تکنولوژی پیچیدگی زیادی دارد و هنوز در مراحل اولیه توسعه است بنابراین نباید به این زودیها منتظر دیدن آن در خیابانها بود. درصورتیکه باتری حالتجامد تویوتا به مرحله نهایی تولید انبوه برسد میتوان انتظار وقوع تحولی اساسی در حملونقل برقی را داشت.
