«سيمي سوليد» البطارية المرشحة للتفوق على «تسلا» تنتقل من المختبر للمصنع في 2019

حصلت صانعة البطاريات 24 إم أخيراً على تمويل لانتاج بطاريتها سيمي سوليد من الليثيوم أيون والتي قد تتفوق على بطاريات تسلا وشركات صنع السيارات الكهربائية الأخرى في مجالات تخزين الطاقة ومسافة قيادة تلك السيارات.

وضمنت تلك الشركة المكونة من علماء معهد ماساشوستس للتقنية وشريك مؤسس سابق في أيه 123 سيستمز حوالي 22 مليون دولار من شأنها نقل إنتاج البطارية من المختبر إلى المصنع التجاري في العام المقبل وتسليم البطاريات في عام 2020. ويخصص هذا التمويل لتطوير تقنية البطاريات مع مزيد من كثافة الطاقة وسعة التخزين بقدر يفوق ما تعرضه شركة تسلا.

وقد أحضرت شركة 24 ام التي تتخذ مقراً لها على مقربة من معهد ماساشوستس للتقنية شركتين يابانيتين لإدارة جولة التمويل. ويأتي هذا الدعم من مجموعة السيراميك والإلكترونيات العملاقة كيوسيرا وآيتوشا وهي شركة منسوجات وتجارة.

وتستخدم سيارات تسلا الكهربائية تقنية بطاريات تحمل تيار الالكترود إلى داخل وخارج خلية البطارية، وهي مرتبة في سلسلة من الطبقات تنتهي الى ما يدعوه مهندسو السيارات لفة هلام. وتتمثل الطريقة التي تختلف فيها بطارية 24 ام في أنها تستخدم مواد مختلفة أكثر سماكة بـ 4 أو 5 مرات مما تعرضه تسلا وغيرها من شركات السيارات. وفي وسع سيمي سوليد أن تجمع على الفور الأنود (القطب الموجب) والكاثود (القطب السالب) معاً في الخلية.

ومن شأن ذلك تسريع عملية التصنيع من خلال الاستغناء عن عدد من الخطوات التي تستخدم بشكل نموذجي في إنتاج بطاريات السيارات الكهربائية. وتمر بطاريات الليثيوم أيون بشكل نموذجي عبر عملية متعددة الخطوات تشمل الخلط والطلي والتجفيف واستعادة المذيب، الذي يملأ في نهاية المطاف البطارية بالإلكتروليت. وتستخدم بطارية 24 إم الإلكتروليت على شكل مذيب لحفظ ذلك المكون على جانبي البطارية مما يقلص الوقت والتكلفة اللازمين للإنتاج.

ويخفض ذلك أيضاً الحاجة إلى مواد غير فعالة مثل النحاس والألمنيوم والبلاستيك كما يخفض تكلفة البطارية وكمية الطاقة اللازمة لشحنها. وتساعد طريقة هذه الشركة أيضاً على ضمان توجيه المزيد من الإلكترود نحو طاقة التخزين – وتساعد 24 إم على دخول سوق آخر أكثر ربحية تزدهر تسلا فيه عبر وحدة الطاقة فيها.

ولدى النسخة الحالية من بطاريات 24 إم كثافة طاقة تراوح ما بين 280 و300 واط ساعي لكل كيلوغرام وهو أكثر من الـ 250 واط ساعي لكل كيلوغرام المتوافر لمشتري السيارات الراغبين بالدفع للحصول على نوعية راقية من البطاريات في موديلات السيارات الكهربائية المنافسة.

وتقول الشركة، إنها أجرت تجارب في المختبر أظهرت أن نسخة 350 واط ساعي لكل كيلوغرام ممكنة. ويمضي فريق التصميم الهندسي في شركة 24 إم نحو صنع بطاريات ليثيوم أيون قادرة على بلوغ كثافة طاقة قريبة من 500 واط ساعي لكل كيلوغرام وهو ضعف النوعية الأفضل المتاحة في السوق اليوم.

السوق المستهدفة

السوق المستهدفة لتقنية بطاريات سيمي سوليد هي السيارات الكهربائية وتعد بمدى قيادة أطول لتلك السيارات وتكلفة أقل للبطارية ووقت تصنيع أسرع. وتستهدف الشركة أيضاً سوق تخزين الشبكة الكهربائية الذي سوف يساعد العملاء على تسخير أفضل لطاقة الرياح والشمس. ويؤهلها ذلك لمنافسة سيارات تسلا إنرجي وديملر وبي إم دبليو ورينو ونيسان وغيرها من شركات السيارات.

وتنشط هذه الشركات وغيرها بقوة للحصول على بطاريات تزيد من كثافة الطاقة، وقد يشمل ذلك كيمياء الإلكترود البديلة والإلكتروليت الصلب.

وتتصدر بطاريات حالة الصلب في بطاريات الجيل التالي من الليثيوم-الايون التي تنتجها تويوتا وفولكسفاغن وفيسكر وهيونداي وبي إم دبليو وغيرها.

وتعمل شركة فولكسفاغن مع المورد كوانتم سكيب لانتاج بطاريات سيارات كهربائية تمتد من النوعية الحالية من 300 كيلومتر في اي- غولف الى 750 كيلومتراً والتي تتصدر السوق في مدى القيادة. وقد وضعت شركة السيارات الألمانية 100 مليون دولار في كوانتم سكيب لشركة مشروع مشترك للبطاريات مع شركة بطاريات ناشئة لصنع بطاريات صلبة.

وترى فولكسفاغن أن كثافة خلية الطاقة لديها سوف تزيد بحوالي الربع بين 2018 و2025 ويأتي ذلك من محتوى النيكل الأعلى ثم من الكتروليت الفولتاج الأعلى. ويعتبر الاستثمار في تقنية البطاريات الجديدة أساسياً بالنسبة الى طموح فولكسفاغن في إنتاج سيارات كهربائية سوف تطرح في عام 2025 – بغية جعل مشتري السيارات ينظرون إليها بجدية ويتقدمون للشراء.

ويأتي اتجاه آخر يؤثر على مستقبل السيارات الكهربائية عن طريق خفض مادة الكوبالت. وتقول شركة تسلا إنها كانت تعمل على خفض كمية الكوبالت التي تدخل بطارياتها من أجل تخزين الطاقة. وتضيف أن بطارياتها تحتوي على أقل من 3 في المئة من الكوبالت وهي نسبة أقل من تلك التي يستهدفها كبار المصنعين في آسيا في المستقبل.

وكانت ديملر تعمل من أجل الابتعاد عن أسعار الكوبالت العالية عن طريق بناء نسبة أعلى من النيكل في البطاريات. وكانت تعمل مع الشركات المنافسة في البحث عن نسبة جديدة عبر مزيج من نيكل الكوبالت والمنغنيز في بطارياتها.

وترى الشركة أن إن ام سي- أكسيد نيكل الليثيوم والمنغنيز والكوبالت تمثل طريقاً منافساً جداً للعمل. وتستخدم باناسونيك وعميلتها تسلا إن سي ايه أو أكسيد المنيوم الليثيوم ونيكل الكوبالت فيما تستخدم نيسان وال جي كيم ال ام او أو أكسيد منغنيز الليثيوم. ويحاول المصنعون في الصين تركيبة تدعى ال اف بي التي تطرح كثافة طاقة أقل من دون كوبالت.

وتستمر شركة ال جي كيم الكورية في لعب دور تنافسي في سوق الليثيوم أيون. وتعتبر واحدة من أكبر عملائها شركة جنرال موتورز وسيارتها الكهربائية شيفروليه بولت التي تتنافس مباشرة مع سيارة تسلا الشعبية موديل 3.

وتستخدم خلايا بطارية ال جي كيم إن ام سي مع الجيل التالي إن ام سي 811 وتعد بتوسيع المدى في بولت. وتزن بطارية بولت في الوقت الراهن 960 رطلاً (أي 435 كيلوغراماً) وهي أقل قليلاً من وزن بطارية موديل 3. ويستمر السباق من أجل العثور على تقنية البطارية الرائدة التي سوف تكون متكاملة في بلوغ السيارات الكهربائية مبيعات الأسواق الواسعة.