تويوتا تعلن "اختراقًا" في بطاريات السيارات الكهربائية بعد طموحات استمرت 13 عامًا

دينا قدري

2023-07-05

0 14٬106

سيارة بي زد 4 إكس الكهربائية من شركة تويوتا — سيارة بي زد 4 إكس الكهربائية - الصورة من موقع شركة تويوتا اليابانية

أعادت شركة صناعة السيارات اليابانية تويوتا تعهدها بتحقيق "اختراق جديد" في بطاريات السيارات الكهربائية، وهي طموحات كشفت عنها الشركة منذ 13 عامًا دون أن تتمكّن من تحقيقها على أرض الواقع.

فقد كشفت تويوتا، يوم الثلاثاء 4 يوليو/تموز 2023، عن أنها حققت طفرة في تكنولوجيا بطاريات الحالة الصلبة، ما سيمكّنها من خفض حجم بطاريات سياراتها الكهربائية وتكلفتها ووزنها إلى النصف، وفق تقرير طالعته منصة الطاقة المتخصصة، نقلًا عن صحيفة "فاينانشال تايمز" (Financial Times).

وبسطت الشركة إنتاج المواد المستعملة في صنع البطاريات، مشيدة بالاكتشاف بوصفه قفزة كبيرة إلى الأمام يُمكن أن تقلل بصورة كبيرة من أوقات الشحن، وتزيد من نطاق القيادة.

وأثار هذا الإعلان الشكوك حول مصداقية الشركة اليابانية هذه المرة، إذ سبق أن أعلنت في عام 2010 أنها تعمل على تطوير بطاريات الحالة الصلبة لتعزيز سوق السيارات الكهربائية.

ثورة في سوق السيارات الكهربائية

قال رئيس مركز البحث والتطوير للحياد الكربوني في تويوتا، كيجي كايتا: "بالنسبة إلى كل من بطارياتنا ذات الحالة السائلة والحالة الصلبة، فإننا نهدف إلى تغيير جذري في الوضع، إذ تُعد البطاريات الحالية كبيرة جدًا وثقيلة ومكلفة".

وأضاف: "من حيث الإمكانات، سنهدف إلى خفض كل هذه العوامل إلى النصف".

من جانبه، أكد أستاذ اقتصادات الأعمال في جامعة برمنغهام، ديفيد بيلي، أنه إذا تحققت خطط تويوتا فقد تكون لحظة فارقة لمستقبل السيارات الكهربائية.

وقال: "غالبًا ما تكون هناك اختراقات في مرحلة النموذج الأولي، ولكن بعد ذلك يكون من الصعب توسيع نطاقها"، وفق التصريحات التي رصدتها منصة الطاقة المتخصصة، نقلًا عن صحيفة "الغارديان" (The Guardian).

وشدد بيلي على أنه "إذا كان اختراقًا حقيقيًا، فقد يكون عاملًا في تغيير قواعد اللعبة، وهو إلى حدٍ كبير ما تريده المركبات التي تعمل بالبطاريات، ولكن يصعب تحقيقه".

طموحات شركة تويوتا

تأتي هذه التعليقات بعد أن فاجأت شركة تويوتا اليابانية المستثمرين، الشهر الماضي (يونيو/حزيران)، بخطط لتسويق تكنولوجيا بطاريات الحالة الصلبة في سيارة كهربائية بحلول عام 2027 على أقرب تقدير.

وقالت شركة صناعة السيارات، في البداية، إنها تريد البدء في بيع السيارات الهجينة -وليس الكهربائية- ذات البطاريات الصلبة قبل عام 2025.

إلا أن رئيس مركز البحث والتطوير للحياد الكربوني كيجي كايتا، قال إن الشركة اكتشفت طرقًا لمعالجة مشكلات المتانة منذ نحو 3 سنوات، ولديها الآن ثقة كافية لإنتاج كميات كبيرة من بطاريات الحالة الصلبة في السيارات الكهربائية بحلول عام 2027 أو 2028.

وزعمت شركة تويوتا أنها حققت "اختراقًا تقنيًا" لحل مشكلات المتانة و"حل للمواد" من شأنه أن يسمح للسيارات الكهربائية التي تعمل ببطارية صلبة أن يبلغ مداها 1200 كيلومتر ووقت الشحن 10 دقائق أو أقل.

وأضاف كايتا، أنه من خلال تقليل عدد العمليات المطلوبة لصنع مواد البطاريات، يُمكن خفض تكلفة بطاريات الحالة الصلبة إلى مستويات مماثلة أو أرخص من بطاريات الليثيوم أيون السائلة، وفق ما نقلته "فاينانشال تايمز".

سيارات تويوتا الكهربائية — سيارات تويوتا ولكزس الكهربائية - الصورة من موقع الشركة اليابانية

مزايا بطاريات الحالة الصلبة

يُنظر إلى بطاريات الحالة الصلبة على نطاق واسع على أنها عامل تغيير محتمل للسيارات الكهربائية، إذ تَعِد بتقليل أوقات الشحن وزيادة السعة وتقليل مخاطر الحريق المرتبطة ببطاريات الليثيوم أيون، التي تستعمل إلكتروليت سائلًا.

وتستبدل بطاريات الحالة الصلبة الإلكتروليت الصلب بنظيره السائل، وتستعمل معدن الليثيوم عند الأنود بدلًا من الغرافيت، وهو المعيار الحالي في بطاريات الليثيوم أيون.

ومع ذلك، كان صنع بطاريات الحالة الصلبة عادةً أكثر صعوبة وتكلفة، ما حد من تطبيقاتها التجارية، إذ اضطرت شركات صناعة السيارات إلى التراجع عن إطلاقها وتركيز جهودها على تطوير بطاريات الليثيوم أيون السائلة.

إلا أن كبير مسؤولي التكنولوجيا في تويوتا، هيروكي ناكاجيما، حذّر من أن الشركة لا ترى بالضرورة أن التكنولوجيا هي "الحل النهائي" لتحديات البطاريات.

وقال ناكاجيما: "هناك أيضًا مجال لتحسين البطاريات ذات الحالة السائلة.. سيكون جوهر منافسة بطاريات السيارات الكهربائية في النهاية هو القيمة المضافة للسيارة بوصفها منتجًا، ومدى قدرتنا على التحكم في الحجم الإجمالي للبطاريات ومدى فاعلية استعمالها".

إعلان متكرر منذ 13 عامًا

كانت الشركة اليابانية قد أعلنت، في 19 نوفمبر/تشرين الثاني 2010، أنها تستثمر في البحث والتطوير لبطاريات الجيل التالي، بخلاف نوع الليثيوم أيون الموجود في طراز بريوس، لتحقيق التطورات الكبيرة في الأداء التي ستكون ضرورية للسيارات الكهربائية.

ووصفت أداء البطاريات الثانوية المستعملة في السيارات الكهربائية والمركبات الهجينة بأنه أمر أساسي لقدرتها على توفير نطاق قيادة محسن، والاقتصاد في استهلاك الطاقة، وسهولة إعادة الشحن، وفق ما جاء في بيان صحفي اطّلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة.

وفي يناير/كانون الثاني 2010، أنشأت تويوتا قسمًا جديدًا لدراسة إنتاج البطاريات من الجيل التالي، مع فريق من نحو 100 باحث.

وتشمل الخيارات، التي يجري التحقيق فيها بطاريات الحالة الصلبة، إذ أحرزت تويوتا تقدمًا في التغلب على مشكلات الأداء والتعبئة والتغليف، والبطاريات الهوائية المعدنية التي لديها القدرة على توفير كثافة طاقة أعلى بكثير من بطاريات الليثيوم أيون.

ويوضح الإنفوغرافيك التالي -الذي أعدّته منصة الطاقة المتخصصة- تأثير درجة الحرارة في عمر وسلامة وأداء بطاريات الليثيوم أيون:

تصنيع السيارات الكهربائية وبطاريات الليثيوم أيون

نموذج أولي لبطارية الحالة الصلبة

في ديسمبر/كانون الأول 2010، اقترحت شركة تويوتا تصميم بطارية الحالة الصلبة التي تمتلك القدرة على تقديم المزيد من إنتاج الكهرباء وكثافة تخزين أعلى من بطارية الليثيوم أيون النموذجية.

وكشفت الشركة اليابانية عن نموذج أولي للبطارية يستعمل طلاء خزفيًا على مواد القطب الموجب للتغلب على عقبة عطّلت تصميم بطاريات الحالة الصلبة المبكرة، إذ تُنتج مادة في تفاعل كيميائي بين الأسطح الحدودية للأقطاب الموجبة والإلكتروليت الصلب، ما يؤدي إلى زيادة المقاومة.

ويُمكن استعمال النموذج الأولي للبطارية بأمان في درجات حرارة أعلى من 212 درجة فهرنهايت (100 درجة مئوية)، وهو مستوى من شأنه أن يتسبب في غليان السوائل في بطاريات الليثيوم أيون الحالية، بحسب المعلومات التي طالعتها منصة الطاقة المتخصصة، نقلًا عن منصة "أوتو إيفولوشن" (Auto Evolution).

علاوةً على ذلك، تُعد جميع بطاريات الحالة الصلبة أكثر أمانًا من الإلكتروليتات العضوية التي تحترق في درجات حرارة عالية؛ ويمكن أن تكون عملية تغليفها بسيطة، لأنها لا تحتوي على مادة سائلة.

طموحات تسويقية لم تتحقق

في أكتوبر/تشرين الأول 2011، ابتكرت شركة تويوتا وشركاؤها معهد طوكيو للتكنولوجيا ومنظمة أبحاث تسريع الطاقة العالية، نموذجًا أوليًا لبطارية الليثيوم أيون ذات الحالة الصلبة، واستهدفت تحسينها ثم تسويقها في الإطار الزمني 2015-2020.

ويُمكن للبطارية أن تخزن أضعاف كمية الكهرباء من الجيل الحالي لبطاريات السيارات الكهربائية، وفقًا للمطورين.

وقد تعمل هذه السعة المضافة على زيادة مسافة القيادة القصوى لكل شحنة للسيارات الكهربائية المدمجة إلى نحو 1000 كيلومتر (621 ميلًا)، من 200 كيلومتر أو نحو ذلك للمركبات الحالية، وفق ما نقلته منصة "غرين كار كونغرس" (Green Car Congress).

وحاليًا، تستعمل بطاريات الليثيوم أيون ذات الكثافة العالية للطاقة والكهرباء إلكتروليتات سائلة عضوية، ومع ذلك، تتطلب هذه الإجراءات احتياطات أمان صارمة نسبيًا، ما يجعل الأنظمة واسعة النطاق أكثر تعقيدًا وتكلفة.

موضوعات متعلقة..

اقرأ أيضًا..