الحالة شبه الصلبة مقابل الحالة الصلبة: فك رموز مستقبل بطاريات السيارات الكهربائية

مع تحسن تكنولوجيا البطاريات، تصبح المصطلحات أكثر إرباكًا، ولكن قريبًا قد يكون من المفيد فهم الاختلافات عند اختيار السيارة الكهربائية.

أعلنت شركتا رينو وإم جي عن تحديثات مرتقبة لتقنياتهما، حيث يقترب كلاهما من استخدام أيون الليثيوم الصلب بدلاً من تكنولوجيا الإلكتروليت السائل التقليدية.

وتقول MG إنها ستكون العلامة التجارية الأولى التي تنتج بطارية شبه صلبة بكميات كبيرة، تسمى SolidCore. سيتم طرحه في سيارات MG EV الأوروبية في نهاية هذا العام ويُقال إنه يوفر نطاقًا أطول وشحنًا أسرع مع أداء محسّن في الطقس البارد والشامل. يقول MG أن الخلايا تحتوي على إلكتروليتات صلبة وسائلة، مع حوالي 5٪ من المحتوى السائل. غالبًا ما تستخدم الشركات المصنعة الأخرى التي تعمل على تطوير تقنية شبه صلبة هلامًا بالكهرباء، والذي يختلف عن أسلوب MG.

في وقت سابق من هذا العام، أعلنت شركة Ampere، ذراع رينو للسيارات الكهربائية والبرمجيات، عن صفقة مع Basquevolt لتسريع تطوير بطاريات الليثيوم أيون القائمة على معدن الليثيوم. ستشكل تقنية بطاريات الليثيوم المعدنية من Basquevolt أساس التطوير لما سيكون تقنية بطاريات الحالة الصلبة باستخدام المنحل بالكهرباء “البوليمر من نوع الحالة الصلبة”، بدلاً من المنحل بالكهرباء السائل التقليدي، لتمكين استخدام أنودات معدن الليثيوم.

الأنودات (الأقطاب الكهربائية السالبة) لبطاريات أيونات الليثيوم عادة ما تكون من الجرافيت، وغالبًا ما تحتوي على بعض محتوى السيليكون لتحسين كثافة الطاقة. إذا كانت مصنوعة من معدن الليثيوم (مثل بطاريات الليثيوم أيون النموذجية المبكرة)، فإن كثافة طاقة البطارية من حيث الوزن ستزداد بشكل كبير. لكن معدن الليثيوم يمثل حتى الآن صعوبات لا يمكن التغلب عليها لاستخدامه في بطاريات السيارات الكهربائية الكبيرة.

تشمل الأمثلة تكوين التشعبات، وهي تكوينات تشبه الإبرة تتفرع من خلال المنحل بالكهرباء حتى تصل إلى الكاثود (القطب الموجب)، مما يؤدي إلى تقصير الخلية. التحدي الآخر هو أن حجم الخلية القائمة على معدن الليثيوم يزداد ويتناقص أثناء ركوب الدراجات، مما يشكل تحديًا داخل الحدود المعبأة بإحكام لحزمة البطارية. البحث في التصميم والمواد مستمر، مع اتباع عدة أساليب مختلفة.

تعاونت Ampere وBasquevolt خلال العام الماضي، ويقال إن Basquevolt أثبتت بالفعل أن تقنيتها يمكنها تحقيق كثافة طاقة عالية مع تقليل تكاليف تصنيع حزم البطاريات.

إن الاستخدام الآمن لأنودات معدن الليثيوم سيؤدي إلى تغييرات تدريجية في كل من سعة البطارية وسرعات الشحن، مما يجعل الشركات المصنعة أقرب إلى تحقيق التكافؤ مع (إن لم يكن مطابقًا) للوقت المستغرق لتزويد سيارة ICE بالوقود.

تعد البطاريات شبه الصلبة تقنية أكثر نضجًا، وقد بدأت MG الإنتاج الضخم لبطارية SolidCore العام الماضي. لكن العديد من الأسماء الكبيرة تعمل على تطوير الحالة الصلبة بالكامل أيضًا، حيث وعدت نيسان بإطلاق سيارة كهربائية تعمل بواحدة في عام 2028، في حين أن شركات أخرى، بما في ذلك MG، تلاحقها.