أصبحت البطاريات الآن نجمة السوق العالمية، حيث تظهر في أحدث الأدوات، وبالطبع في مجال التنقل. تطورت البطاريات قليلاً أو لا شيء على الإطلاق في الثلاثين عامًا الماضية، باستثناء السنوات الخمس الماضية، عندما حدثت تطورات تكنولوجية كبيرة في تكنولوجيا البطاريات، لا سيما في الأجهزة اللوحية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والجيل الأخير من الهواتف المحمولة، بالإضافة إلى أي أداة إلكترونية يستخدم بطاريات أو بطاريات قابلة لإعادة الشحن.
بالنظر إلى أن تطوير السيارات الكهربائية قد شهد تحولًا جذريًا في السنوات الثلاثة والأربع الماضية، فإن كل شيء يشير إلى نهاية محركات الاحتراق الداخلي التي تغذيها الوقود الأحفوري والانتقال إلى السيارات الكهربائية بالكامل التي تعمل بالبطاريات القابلة لإعادة الشحن. نتيجة لذلك، تعد البطاريات دائمًا القوة الدافعة وراء البحث والتحليل والتحقيقات والتدريب والنفقات الرئيسية في التقدم التكنولوجي الذي يقود في الاتجاه الصحيح. المفهوم الأساسي لقطاع السيارات هو امتلاك أفضل البطاريات، والأكثر فعالية من حيث التكلفة، والأكثر دواما، والأكثر كفاءة، والأعظم أداء، وأصغر حجم ووزن، وأسرع أوقات الشحن. نظرًا لأن كل سيارة تريد أن تكون ناجحة في سوق شديد التنافسية يجب أن تفي بمعظم هذه المتطلبات، والتي ستحدد في النهاية نجاح أو فشل أي طراز من السيارات الكهربائية، بغض النظر عن هيبة العلامات التجارية.
اليوم، يمكن للسيارات الصينية التنافس وجهاً لوجه مع العلامات التجارية المرموقة للسيارات، مع نتائج في الجودة والجماليات والأداء التي فاجأت أكثر من شركة أوروبية تقليدية واحدة، بحيث يمكن على المدى القصير معركة المبيعات العالمية لـ ستكون السيارات الكهربائية بلا رحمة ولا هوادة فيها للحصول على النموذج الرئيسي للقبول الشعبي من حيث القيمة والأداء، حيث يواجه صانعو السيارات في القارة العجوز مهمة هائلة حيث سيتأثر ملايين الأشخاص.
بالعودة إلى تطور تكنولوجيا البطاريات، أصبح الليثيوم الذهب الجديد في قطاع البطاريات، حيث تحتوي كل بطارية عالية الأداء على هذا المعدن النادر. نتيجة لذلك، هناك حاجة إلى كمية غير مسبوقة من الليثيوم لتغذية صناعة حريصة تتعهد باستبدال جميع السيارات المباعة بهذه التكنولوجيا على مدى السنوات القليلة المقبلة.
هناك العديد من الشركات المبتكرة في تطوير تقنيات جديدة لتحقيق كفاءات أعلى بتكلفة أقل؛ يمكننا أن نذكر Panasonic و Samsung و Sony ومؤخراً Tesla دخلت السوق لتصنيع البطاريات عالية التقنية والأداء، والذي يتضمن تقنيات وتطورات جديدة في استخراج الليثيوم باستخدام طرق جديدة تسمح نظريًا بضمان الإنتاج الفعال، ونتيجة لذلك، التكلفة المنخفضة لهذه البطاريات. دخلت Tesla للتو صناعة التعدين من خلال الحصول على عقارات بالقرب من كاليفورنيا لبدء منجم الليثيوم على نطاق واسع، حيث ستتوسع الحاجة إلى الليثيوم لأن أسطول المركبات الكهربائية يوفر ملايين السيارات التي سيتم إنشاؤها على مستوى العالم. تتعرض مليارات اليورو للخطر أثناء البحث عن بطاريات جديدة وتطويرها يمكنها تلبية جميع احتياجات صناعة السيارات.
من بين المتغيرات بطاريات الحالة الصلبة، والتي من المتوقع أن تحقق مكاسب كبيرة. البطاريات هي أجهزة تخزن الطاقة الكيميائية وتحولها إلى طاقة كهربائية. وتتكون من أربع مكونات رئيسية: الأنود، والكاثود، والإلكتروليت ، والفاصل. الكاثود والأنود هما الأقطاب الكهربائية التي يتدفق من خلالها التيار الكهربائي من أحدهما إلى الآخر. في هذه الحالة، تتدفق الإلكترونات من القطب الموجب المشحون إلى القطب الموجب المشحون، وتولد الأقطاب الكهربائية التيار الكهربائي، ويسمح الإلكتروليت بتدفق الأيونات الموجبة بين القطبين، وأخيرًا، يفصل الفاصل بين القطبين ويمنع البطارية من قصر الدائرة. هناك فرق كبير بين البطاريات الحالية وبطاريات الحالة الصلبة.
لسوء الحظ، تعمل جزيئات معينة في هذا الإلكتروليت على تعزيز تكوين التكوينات البلورية المعروفة باسم التشعبات، وهي هياكل طويلة مدببة يمكن أن تثقب الفاصل وتسبب دائرة قصر، مما قد يؤدي إلى انفجارات خطيرة. وفي الوقت نفسه، تتميز بطاريات الحالة الصلبة، كما يوحي الاسم، بفاصل صلب يمنع تكون التشعبات. علاوة على ذلك، تتمتع بطاريات الحالة الصلبة بكثافة طاقة أفضل، مما يقلل من مخاطر الانفجارات. تشغل هذه البطاريات أيضًا مساحة أقل ويمكن أن تعمل في نطاق درجة حرارة أوسع، مما له آثار هائلة على السيارات الكهربائية.
هناك اعتبار آخر وهو أن المدى الحالي للسيارة الكهربائية في حدود 400/480 كم بشحنة كاملة، مع أن الشحن يستغرق ما بين 7 ساعات في قابس الشبكة العادي أو ساعة واحدة في شاحن فائق؛ هذا شيء يمكن تحسينه بشكل كبير مع البطاريات الجديدة، سواء من حيث وقت الشحن أو مدى القيادة. المعادلة التي تهدف إليها البطاريات الجديدة هي الوصول إلى مدى يبلغ حوالي 750 كيلومترًا بشحنة واحدة مع بقاء العملاء في متناولهم، مع مضاعفة أداء بطاريات الحالة الصلبة الجديدة إلى ثلاثة أضعاف الخصائص الحالية للبطاريات العادية أو العادية. سيتم تقليل أوقات الشحن لتصل إلى 15 دقيقة. عندما ننظر إلى أحدث الهواتف المحمولة من سامسونج المزودة ببطاريات صلبة، يمكننا أن نرى أنها تمكنت من إنتاج بطارية يمكن شحنها آلاف المرات، وفي المركبات، ستسمح هذه التقنية للسيارات التي تحتوي عليها في هيكلها قطع 800 كيلومتر بشحنة واحدة. علاوة على ذلك، ستستمر هذه البطاريات لمدة عشر سنوات تقريبًا، مما يعني أنه مع هذه التقنيات الجديدة، قد يتم التخلص التدريجي من محركات الاحتراق الداخلي تمامًا من السوق في المستقبل القريب. تهتم كل من FORD,VW، BMW,HYUNDAI، TOYOTA بشدة بهذه الاختراقات التكنولوجية الجديدة مع بطاريات الحالة الصلبة الجديدة. يمتلك بيل جيتس شركة Quantum Scape ، وهي شركة تصنع بطاريات الحالة الصلبة بطبقات سيراميك مقاومة لتطور التغصنات ويمكن أن تعمل في نطاقات درجات حرارة أعلى في درجات الحرارة المرتفعة والمنخفضة.
رداً على ذلك، قدم فريق بحث بقيادة مهندس الفيزياء جون ويلنوف براءة اختراع لبطارية زجاجية سيراميك صلبة مستقرة وغير قابلة للاشتعال، وأسرع، ولديها ثلاثة أضعاف قدرة بطاريات الليثيوم أيون القياسية، والتي تم تحقيقها بواسطة إضافة الصوديوم إلى البطارية لتكوين قطب كهربائي أقوى. سيسمح ذلك بإعادة شحنها حوالي 2000 مرة دون أن تفقد سعة إعادة الشحن خلال عمرها الافتراضي. علاوة على ذلك، تتمتع البطارية بنطاق درجة حرارة تشغيل من -20 إلى +60 درجة مئوية دون تقليل قدرة الأداء.
تقفز السيارات الكهربائية الآن قفزة كبيرة من بدائل للمركبة المستدامة مع تقدم التكنولوجيا والهندسة. على قدم وساق نحو مستقبل وشيك حيث ستكون البشرية قادرة على التمتع بعناصر جديدة مفيدة بيئيًا.
شحن البطاريات الصلبة بشواحن النيوترينو
بينما تتجه السيارات تدريجياً نحو المحركات الكهربائية والبطاريات تصبح أكثر كفاءة على أساس يومي، تبرز هندسة واحدة فوق البقية. تُعد تقنية النيوترينو فولتيك هي المستقبل في حد ذاتها، لأن هذا الابتكار الألماني الرائد يسمح بشحن مستمر ودائم للبطارية باستخدام النيوترينو لتوليد الطاقة وبالتالي تغذية البطاريات الداخلية للسيارة. وبالتالي، باستخدام تقنية خلايا النيوترينو فولتيك، فإن الحاجة إلى توصيل السيارة بالشبكة الكهربائية ستنتهي. وبالتالي، فإن إمكانيات تداول السيارات بهذه التكنولوجيا تسمح بتوسيع غير محدود لقدرات الأداء، وهي ثورة في عالم السيارات.
حاليًا، يقوم الدكتور هولجر ثورستن شوبارت ، الرئيس التنفيذي لمجموعة نيوترينو للطاقة، بإجراء بحث معمق حول هذه التكنولوجيا. إنهم يجلبون أحدث ما توصلت إليه الهندسة وتطوير السيارات التي تعمل بتقنية خلايا النيوترينو فولتيك ويقومون ببناء أول سيارة صديقة للبيئة ومستدامة بالكامل مدعومة بهذه الهندسة الكهروضوئية الثورية. تسمى هذه السيارة CAR PI ولديها مستشعرات نيوترينو في هيكلها تسمح لها بالتقاط مرور النيوترينو من خلال ألواح الجرافين النانوية المخدرة، وتحويل طاقتها إلى كهرباء.
بدون شك، أصبحت CAR PI بسرعة واحدة من أروع السيارات التي تم إنشاؤها على الإطلاق، مما يجعل التاريخ في عالم التنقل، تاركًا وراءه أكثر من قرن من التطورات في محركات الاحتراق الداخلي التي تعمل بالوقود الأحفوري، مما يتيح بيئة مستدامة وودية التنمية مع الكوكب. اليوم، CAR PI هو المستقبل المطلق.
