آیا فناوری جدید باتری تسلا، انقلابی تازه برای خودروهای برقی خواهد بود؟

ایلان ماسک به تازگی اطلاعات جدیدی درباره باتری انقلابی تسلا منتشر کرده است که پیش‌بینی می‌شود بتواند هزینه‌ی تولید خودروی الکتریکی را تا حد بسیار زیادی کاهش دهد.

ایلان ماسک، مدیرعامل شرکت تسلا، باتری کاملا جدید و انقلابی با قدرت، کارایی و دوام بی‌سابقه را به تازگی معرفی کرد. انتظار می‌رود این فناوری تغییردهنده‌ی معادلات اساسی بوده و تأثیر عمده‌ای بر تولید و استفاده از انرژی داشته باشد و صنعت خودروسازی را شوکه کرده و در تقلای عقب‌نشینی قرار دهد. این باتری جدید پتانسیل تغییر چشم‌انداز انرژی را دارد و موقعیت تسلا را به عنوان رهبر در صنعت خودروی الکتریکی مستحکم می‌کند.

از آن‌جا که سود و قیمت‌ محصولات تسلا همچنان در اوج قرار دارند، تحولی بالقوه و محوری برای صنعت خودروی جهانی پیش‌بینی می‌شود. مدیرعامل تسلا فاش کرد که تقریباً نیمی از خودروهای تولیدی طی سه ماهه اول به باتری‌های لیتیوم یون فسفات مجهز شده‌اند که رقیب ارزان‌تری برای فروش خودروهای برقی مجهز به باتری مبتنی بر نیکل و کبالت است که در غرب تسلط دارد.

خبر خوب این است که با استفاده از سلول‌های بزرگ‌تر در فرآیندی جدید برای خشک کردن الکترودهای پوششی، تسلا می‌تواند هزینه باتری را تا حد زیادی کاهش دهد که باعث صرفه‌جویی بیش از ۸ درصدی در قیمت اولیه باتری خودروی الکتریکی در ایالات متحده خواهد شد. البته این شرکت هنوز فقط در نیمه راه قرار دارد و راه زیادی تا قله‌های موفقیت باقی است.

به گفته‌ی ده‌ها کارشناس نزدیک به تسلا که با فناوری جدید این شرکت آشنا بودند، به این دلیل که تکنیک‌های پوشش خشک مورد استفاده برای تولید سلول‌های بزرگتر در باتری ۴۶۸۰ تسلا بسیار جدید و اثبات نشده هستند، این شرکت در افزایش تولید با مشکل مواجه است؛ تا جایی که تولید این باتری‌، هزینه‌های هنگفتی برای شرکت به همراه دارد.

کارشناسان به رویترز گفتند که خبر مربوط به این باتری تحت‌الشعاع درآمد ۱۹ میلیارد دلاری تسلا و مسائل مربوط به تصاحب توئیتر توسط ایلان ماسک قرار گرفت. این اولین باری بود که تسلا چنین مشخصاتی را درباره‌ی باتری‌های خود فاش می‌کرد. این سیگنال قوی نشان می‌دهد که سلول‌های مبتنی بر آهن سرانجام شروع به جلب توجه جهانی کرده‌اند. در زمانی که تولید نیکل به دلیل نگرانی‌های عرضه ناشی از جنگ روسیه در اوکراین با مشکلاتی مواجه شده و تولید کبالت نیز به دلیل شرایط خطرناک تولیدکنندگان در جمهوری دموکراتیک کنگو تحت تاثیر قرار گرفته، رونمایی از باتری جدید می‌تواند نگرانی‌ها را تا حد زیادی کاهش دهد.

تسلا تنها شرکتی نیست که روی این فناوری سرمایه‌گذاری می‌کند، زیرا باتری‌های فسفات آهن لیتیوم (LFP) که قبلاً در چین محبوب بودند، می‌توانند به بازارهای غربی نیز نفوذ کنند. بر اساس بررسی رویترز از بازار خودروهای الکتریکی و مصاحبه با چند کارشناس در این زمینه، بیش از ۱۲ شرکت در حال بررسی ایجاد کارخانه‌هایی برای تولید باتری‌ها و قطعات LFP در ایالات متحده و اروپا طی سه سال آینده هستند.

مجیب ایجاز، موسس استارتاپ سازنده باتری «Our Next Energy» که به دنبال سایتی برای تولید در ایالات متحده است، در این زمینه گفت:

فکر می‌کنم باتری فسفات آهن لیتیوم زندگی جدیدی دارد. این مزیت واضحی و بلندمدت برای صنعت خودروهای الکتریکی است که اکثر آنها برنامه‌های بلندپروازانه‌ای برای خودروی برقی جدید دارند و می‌گویند که تسلا قصد دارد تا حدود ۵۰ درصد هزینه‌های تولید این خودروی الکتریکی را در مقایسه با مدل ۳ و Y کاهش دهد. با توجه به این‌که مدل ۳ و Y هر دو جزو ۲۰ خودروی پرفروش در ایالات متحده هستند، هدف خروجی به گونه‌ای است که می‌تواند از تولید تمام خودروهای دیگر ما فراتر رود. این می‌تواند نقطه عطفی در تاریخ خودروی برقی باشد و اگر هزینه‌های تولید ۵۰ درصد کمتر باشد، قیمت فروش به میزان درخورتوجهی برای خریداران کاهش می‌یابد. همچنین قیمت مقرون‌به‌صرفه‌‌ترین تسلا یعنی مدل ۳ هم‌اکنون از پنجاه هزار دلار شروع می‌‌شود. بنابراین خودروی الکتریکی تسلا با قیمتی حدود ۳۰ هزار دلار، با برخی از ارزان‌ترین خودروهای الکتریکی موجود در ایالات متحده برابری می‌کند.

مجیب ایجاز به اندازه کافی در این زمینه کار کرده است تا ببیند فناوری که یک دهه پیش در آمریکا نتوانسته بود موفقیتی به دست بیاورد، اکنون می‌تواند شتاب تازه‌ای پیدا کند. او مدیر ارشد فناوری پایگاه A۱۲۳ میشیگان و تولیدکننده اولیه باتری‌های LFP بود که در سال ۲۰۱۲ ورشکست شد اما توسط یک شرکت ژاپنی خریداری شد.

مجیب ایجاز و سایر حامیان باتری LFP فراوانی نسبی و قیمت ارزان‌تر آهن را به‌عنوان عاملی کلیدی ذکر کردند که شروع به غلبه بر اشکالاتی می‌کند که مانع پذیرش سلول‌های LFP در سطح جهانی شده است. آن‌ها بزرگ‌تر و سنگین‌تر هستند و معمولاً انرژی کمتری نسبت به سلول‌های نیکل کبالت منگنز (NCM) نگه می‌دارند که شعاع حرکتی کوتاه‌تری به آن‌ها می‌دهد.

مسیر دشواری برای گسترش استفاده از این باتری جدید وجود دارد، اگرچه باتری‌های LFP تنها سه درصد از باتری‌های خودروی برقی در ایالات متحده و کانادا را در سال ۲۰۲۲ و ۶ درصد را در اتحادیه اروپا به خود اختصاص داده‌‌اند. بر اساس داده‌های شرکت بنچمارک مینرال اینتلیجنس، مابقی آمار فروش به باتری نیکل کبالت منگنز تعلق دارد.

رقابت در چین بسیار سخت‌تر است، جایی که باتری فسفات آهن لیتیوم ۴۴ درصد از بازار خودروهای برقی را در مقابل ۵۶ درصد برای باتری نیکل کبالت منگنز در اختیار دارد. این می‌تواند راهی طولانی و دشوار برای تولیدکنندگان سلول‌های LFP غربی باشد که به دنبال رونق در برابر رقبای چینی با سهم حدود ۹۰ درصدی از بازار جهانی هستند.

به گفته‌ی یکی از کارشناسان بازار، نگرانی کوتاه‌مدت برای چنین شرکت‌هایی، وابستگی مداوم به تامین‌کنندگان چینی برای مواد تصفیه شده است. سلول‌های LFP همچنین حاوی لیتیوم بیشتری نسبت به باتری‌های نیکل منگنز کبالت و سایر رقبا هستند. کارشناسان این نگرانی را مطرح می‌کنند که مزیت تاریخی باتری‌های مبتنی بر آهن در تولید ارزان‌تر ممکن است با افزایش هزینه‌های این فلز از بین برود و حتی نتیجه‌ی عکس دهد.

تسلا از سال گذشته از LFP در برخی از نسخه‌های مدل ۳ ساخت ایالات متحده استفاده کرده و استفاده از این فناوری را فراتر از چین در حدود دو سال پیش گسترش داده است. تسلا شروع به استفاده از باتری‌های LFP ساخت شرکت چینی CATL (بزرگ‌ترین سازنده باتری‌های خودروی الکتریکی در جهان) برای برخی از خودروهای مدل‌ ۳ کرد. اما با توجه به تسلط تاریخی باتری‌های نیکل و کبالت در ایالات متحده، میزان استفاده تسلا از سلول‌های LLP در سه ماهه اول سال ۲۰۲۲ تقریباً شامل ۱۵۰،۰۰۰ خودروی تولیدی شد.

شرکت Mitra Chem که توسط مدیر سابق زنجیره تامین باتری تسلا تاسیس شد، در حال کار برای ساخت مواد باتری LFP در کالیفرنیا است. مدیرعامل این شرکت گفت که انتظار دارد قیمت نیکل به دلیل برخی مشکلات زنجیره تامین بی‌ثبات باقی بماند و بهترین تضمینی که خودروسازان دارند، گنجاندن بیشتر آهن به عنوان یکی از گزینه‌ها برای باتری محصولات خود است.

استارتاپ آمریکایی فیسکر به عنوان یکی از سازندگان خودروهای الکتریکی قصد دارد از باتری‌های LFP در شاسی‌بلندهای ارزان‌قیمت خود استفاده کند. این شرکت قصد دارد در ابتدا باتری‌های خود را از Catl تامین کند، اما هنریک فیسکر، مدیرعامل این شرکت گفت که در حال مذاکره با تامین‌کنندگان باتری بومی است تا از سال ۲۰۲۴ یا ۲۰۲۵ باتری‌های ساخت ایالات متحده آمریکا یا مکزیک را در محصولات مورد استفاده قرار دهد. منابع محلی بسیار مهم است زیرا طبق نظر، فیسکر حمل بسته‌های سنگین از آسیا (به ویژه برای خودروهای ارزان‌قیمت با تیراژ بالا) گران است. چنین راه‌حلی همچنین با محیط زیست هم سازگار نیست و مدیران شرکت‌های خودروسازی به دنبال روشی برای کاهش این مشکلات هستند.

سایر خودروسازان بزرگ نیز به دنبال تغییر مواد شیمیایی موجود در باتری‌ها پس از شروع جنگ اوکراین هستند؛ از جمله این شرکت‌ها می‌توان به خودروسازان آلمانی مانند فولکس‌واگن، آئودی و بی‌ام‌و اشاره کرد که قبلا از باتری‌های LFP در محصولات خود استفاده نکرده‌اند. مارکوس دوسمن، در ماه مارس گفت که با آغاز جنگ اکراین وضعیت جدیدی پدیدار خواهد شد و ممکن است در میان‌مدت شاهد استفاده از باتری‌های LFP در بخش بزرگی از ناوگان خود باشیم.

مدیر ارشد بی‌ام‌و نیز گفت :

ما این باتری‌ها را استفاده خواهیم کرد و بر این اساس فناوری‌ها و مشخصات باتری را انتخاب می‌کنیم. شرکت ما به نتیجه رسیده است که باید از این باتری در محصولات استفاده کنیم. ما به دنبال فناوری‌های مختلف هستیم تا استفاده از منابع را به حداقل برسانیم و همچنین به دنبال بهینه‌سازی ترکیب شیمیایی باتری‌ها هستیم.

در همین حال، ایجاد و افزایش تولید LFP در ایالات متحده و اروپا به زمان نیاز دارد تا بر چالش دولت‌های غربی برای کاهش اتکا به چین تأکید شود. استارتاپ‌های آمریکایی برای رقابت با CATL که توسط یارانه‌ها و تدارکات دولت چین پشتیبانی می‌شود، با نبرد سختی روبه‌رو هستند.

باب گیلینگ، مدیر ارشد فناوری سابق در CATL که اکنون مالک یک شرکت مشاوره باتری با نام «گیلینگ انرژی» است، در این زمینه گفت:

تسلا یکی از شرکت‌هایی است که در میان سایر شرکت‌ها برای توسعه‌ی سلول‌های LFP تلاش می‌کند. همه چیز باید در تولید منظم و بدون هیچ گونه نقص انجام شود. شرکتی مستقر در ایالات متحده نیازی به نگرانی درباره‌ی مسائل ژئوپلیتیکی که چین و ایالات متحده در حال حاضر دارند، ندارد.

از میان ۱۲ کارشناس باتری که رویترز با آن‌ها صحبت کرده است، ۹ نفر ارتباط نزدیکی با تسلا دارند و سه نفر از ۹ نفر، مشکلات فناوری باتری جدید و قدیم تسلا را در داخل و خارج بررسی کرده‌اند. این منابع پیش‌بینی می‌کنند که تسلا برای اجرای کامل فرآیند جدید تولید پوشش خشک تا قبل از پایان سال جاری و شاید تا سال ۲۰۲۳ مشکل خواهد داشت.

استن وینتینگهام، برنده جایزه نوبل در سال ۲۰۱۹ و یکی از مخترعین باتری‌های لیتیوم یون در این زمینه می‌گوید:

ایلان ماسک، نسبت به بازه زمانی تجاری‌سازی روش جدید بیش از حد خوش‌بین بوده است. من فکر می‌کنم او آن را حل خواهد کرد، اما به آن سرعتی که او دوست دارد، نخواهد بود. آزمایش واقعی آن مدتی طول می‌کشد.

در ماه آگوست ماسک به سهام‌داران گفت که تسلا باتری‌های ۴۶۸۰ با حجم بالا را تا پایان سال ۲۰۲۲ تولید خواهد کرد. تسلا تنها توانسته است هزینه باتری خودروهایش را بین دو تا سه هزار دلار کاهش دهد. تا کنون حدود نیمی از صرفه‌جویی‌هایی که تسلا برای باتری ۴۶۸۰ که دو سال پیش رونمایی کرده بود، محقق شده است؛ اما این صرفه‌جویی عمدتاً از طراحی سلول جدید ۴۶۸۰ حاصل شده که بزرگ‌تر از باتری فعلی ۲۱۷۰ تسلا است. اما مشکل اصلی تلاش برای ایجاد فناوری پوشش خشک می‌شود که کارشناسان آن را انقلابی توصیف می‌کنند اما طبق نظر منابع رویترز، اجرایی کردن آن دشوار است.

پیش‌بینی می‌شود که با اجرایی شدن این فناوری، تقریبا پنج هزار دلار صرفه‌جویی در هزینه‌ها به دست بیاید. تسلا امیدوار است با کاهش هزینه‌های تولید و صرف یک‌بار هزینه‌های سرمایه‌گذاری، به سود زیادی دست یابد. تسلا این دانش را در سال ۲۰۱۹ به دست آورد؛ زمانی که بیش از ۲۰۰ میلیون دلار برای خرید مکسول تکنالوجیز (Maxwell Technologies) هزینه کرد. این شرکت مستقر در سن دیگو، ابرخازن‌هایی تولید می‌کند که انرژی زیادی در خود ذخیره می‌کنند و برای فناوری باتری‌های تسلا مفید هستند.

تسلا در سال جاری ساخت سلول جدید ۴۶۸۰ را ابتدا به صورت آزمایشی در نزدیکی کارخانه فریمونت کالیفرنیا و اخیراً در مقر جهانی جدید خود در آستین تگزاس آغاز کرد. طراحی ساده‌تر باتری همچنین به این معنی است که اتصالات کمتری وجود دارد که به تسلا اجازه می‌دهد در هزینه های نیروی کار و زمان ساخت خودروی الکتریکی صرفه‌جویی بیشتری کند.

یکی دیگر از منابع کارآمدی باتری جدید، سلول‌های بزرگ‌تر در بدنه بیرونی بسیار محکم‌تر است. تسلا اکنون می‌تواند سلول را با چسب به یک بسته لانه زنبوری سفت متصل کند که سپس مستقیماً به ساختار بدنه داخلی مدل y متصل می‌شود. به گفته یکی از کارشناسان آگاه در این زمینه، این روش بسته‌بندی سلول‌ها باعث می‌شود تا ماژول بزرگ‌تر حذف شده و سپس باتری در یک بسته سنتی نصب شود.

یکی از منابع رویترز در این زمینه گفت:

با تغییر رویکرد در زمینه‌ی طراحی سلول باتری، تسلا می‌تواند وزن یک بسته باتری ۱۲۰۰ پوندی سنتی را ۵۵ پوند یا بیشتر کاهش دهد و در هر بسته حدود ۵۰۰ تا ۶۰۰ پوند صرفه‌جویی کند.

با این حال تسلط بر روش پوشش خشک می‌تواند تاثیر بسیاری بر آینده خودروهای برقی تسلا بگذارد؛ اما اصرار برای صرفه‌جویی ۵۰ درصدی در هزینه برای بهبود سود فروش به طور کلی موضوع دیگری است. یکی از منابع گفت که دستیابی به چنین سودی بستگی به این دارد که آیا تسلا می‌تواند فرآیند پوشش خشک را با موفقیت در کارخانه‌ی خود اجرا کند یا خیر.