بطاريات السيارات الكهربائية
بطاريات السيارات الكهربائية ثقيلة وكثيفة للغاية ، ومع اقتراب التخلي عن محرك الاحتراق الداخلي سريعًا من أجل مستقبل كهربائي ، أصبحت مسألة كيفية التعامل مع كتلة البطارية المضافة للمركبة الكهربائية أكثر أهمية.
إذا كنت ترغب في بناء سيارة كهربائية ذات نطاق أفضل ، فإن استخدام بطارية أكبر لتوفير هذا النطاق ليس بالضرورة هو الحل. سيتعين عليك بعد ذلك زيادة حجم الفرامل لجعلها قادرة على إيقاف السيارة الأثقل ، وبسبب المكابح الأكبر تحتاج الآن إلى عجلات أكبر ، وسيتطلب وزن كل هذه العناصر هيكلًا أقوى. هذا ما يسميه مصممو السيارات “لولب الوزن”.
ولكن ماذا لو تم دمج البطارية في هيكل السيارة بحيث يمكن للخلايا أن تخدم الغرض المزدوج. هذا هو بالضبط ما تعمل عليه تسلا والشركات الصينية مثل BYD و CATL . لن تؤدي التصاميم الهيكلية الجديدة الصادرة عن هذه الشركات إلى تغيير طريقة إنتاج السيارات الكهربائية فحسب ، بل تزيد من نطاقات المركبات مع تقليل تكاليف التصنيع.
نظرًا لأن التقنيات مثل بناء بطارية من خلية إلى حزمة ومن خلية إلى جسم ومن خلية إلى هيكل تسمح بتوزيع البطاريات بشكل أكثر كفاءة داخل السيارة ، فهي تجعلنا أقرب كثيرًا إلى بطارية EV مثالية افتراضية. “ستكون حزمة البطارية النهائية واحدة تتكون من مادة فعالة بنسبة 100 بالمائة. أي أن كل جزء من حزمة البطارية يخزن ويطلق الطاقة.
تقليديًا ، تستخدم بطاريات السيارات الكهربائية وحدات خلوية يتم ربطها فيما بعد في حزم. كانت BYD رائدة في تقنية خلية إلى حزمة ، والتي تلغي مرحلة الوحدة الوسيطة وتضع الخلايا مباشرة في العبوة. وقد تتلاءم الوحدات القياسية جيدًا لكنها تترك مساحات كبيرة ضائعة في عبوة أخرى. من خلال إزالة قيود الوحدة النمطية ، يمكن تكبير عدد الخلايا داخل أي حاوية.
لذا فإن من خلية إلى حزمة تسمح بترك اللبنات الأساسية للوحدة من حزمة البطارية ، مما يعني تقليل حجم الهدر. دافعت BYD أيضًا عن بطاريات LFP ، التي تتمتع باستقرار كيميائي أفضل وأرخص إنتاجًا. تتمثل إحدى المشكلات في أن كثافة الطاقة لخلايا LFP ليست جيدة مقارنة بالخلايا الكيميائية NCM المستخدمة في المركبات الكهربائية مثل Hyundai’s Kona Electric و Jaguar’s I-Pace. ومع ذلك ، فإن التصميم من خلية إلى حزمة يمكّن الشركة من احتواء المزيد من الخلايا في مساحة معينة وزيادة الكثافة إلى مستوى أقرب إلى المستوى الذي يمكن تحقيقه باستخدام بطاريات NCM.
BYD التي يقع مقرها في Shenzhen هي واحدة من أكثر منتجي السيارات الكهربائية تكاملاً في العالم – مما يعني أنها تصنع البطاريات والعديد من مكونات المركبات والسيارات نفسها – لكنها بدأت بالفعل كشركة بطاريات. أكبر منافس لها في مجال البطاريات الصينية هو شركة Contemporary Amperex Technology ، وهي شركة كانت في عام 2021 أكبر منتج لبطاريات السيارات الكهربائية في العالم ، بحصة سوقية تبلغ 32.6 بالمائة . كان هذا إلى حد كبير بسبب سيطرة CATL على السوق الصينية بحصة 52 في المائة.
تمتلك CATL بالفعل مصنعًا في ألمانيا ، جنبًا إلى جنب مع مصنع بطاريات قيد الإنشاء بقيمة 5 مليارات دولار في إندونيسيا وتخطط لاستثمار مماثل في الولايات المتحدة. تساعد استثماراتها الخاصة في تعدين الليثيوم والكوبالت على حماية الشركة من تقلبات أسعار السلع الأساسية. لكن أحد العوامل الرئيسية للتوسع العالمي لشركة CATL هو تقنية الانتقال من خلية إلى هيكل ، حيث يتم دمج البطارية والهيكل والجزء السفلي من السيارة الكهربائية كوحدة واحدة ، مما يلغي تمامًا الحاجة إلى حزمة بطارية منفصلة في السيارة.
ستؤدي إعادة توزيع الجزء الأكبر من البطاريات أيضًا إلى توفير مساحة في تصميم السيارة للحصول على مساحة داخلية أكثر اتساعًا ، حيث لن يحتاج المصممون بعد الآن إلى رفع ارتفاع الأرضية للمركبة الكهربائية لإخفاء الخلايا الموجودة أسفلها في لوح كبير. بعد التحرر من هذه القيود السابقة ، حيث يمكن للخلايا أن تشكل الهيكل بأكمله ، سيكون المصنعون قادرين على ضغط المزيد من الخلايا في كل EV ، وبالتالي زيادة النطاق.
تقدر CATL أن المركبات من هذا التصميم ستحقق نطاقات 1000 كيلومتر (621 ميل) لكل شحنة – بزيادة 40 بالمائة عن تقنية البطاريات التقليدية.