×

منوی بالا

منوی اصلی

دسترسی سریع

اخبار سایت

false
true
true
دشمن اصلی نفت و مشکلی به نام «باتری»

 

به گزارش گروه دانش و فناوری نفت‌خبر، تولید باتری خودروهای الکتریکی به دلیل فناوری‌های پیچیده‌ای که در ساخت آنها به کار گرفته می‌شود، هزینه بالایی دارد. البته تا زمانی که قیمت نهایی یک اتومبیل برقی قابل قبول باشد، این مسئله در حاشیه قرار گرفته و مشتریان توجهی به آن نمی‌کنند اما سؤال بسیار مهمی به وجود می‌آید و آن اینکه در صورت نیاز به تعویض باتری، هزینه آن چقدر خواهد بود؟

سازندگان خودروهای الکتریکی این مسئله را پیش‌بینی کرده و راهکارهایی  نیز برای آن در نظر گرفته‌اند. یکی از این راهکارها افزایش ظرفیت و طولانی‌تر کردن مدت استفاده از باتری‌هاست.

این شرکت‌ها معمولاً به مدت چند سال در صورت بروز مشکل برای پک‌های باتری آنها را جایگزین می‌کنند تا خیال مشتری از این بابت راحت باشد. اما در هر صورت این زمان نیز دیر یا زود به پایان خواهد رسید.

به گفته یکی از متخصصین جنرال موتورز، در حال حاضر باتری  در خودروی شورلت «بولت» حدود ۱۵ هزار دلار قیمت دارد که البته هزینه نصب نیز به آن اضافه می‌شود. با این شرایط تعویض باتری‌های بولت تقریباً هزینه‌ای برابر با نصف قیمت کلی خودرو روی دوش مالک خواهد گذاشت که رقمی قابل توجهی است البته نکته امیدوارکننده اینکه مدت وارانتی باتری‌های این خودرو طولانی بوده و بسته به ایالت ها بین ۸ سال/۱۰۰ هزار مایل یا ۱۰ سال/۱۵۰ هزار مایل متغیر است. این شخص اضافه کرده که پس از تقریباً هفت سال از زمان عرضه مدل هیبریدی بولت هنوز مالکین این خودرو از وضعیت باتری‌های آن کاملاً راضی هستند.

 

دشمن اصلی نفت و مشکلی به نام «باتری»

خودروی الکتریکی شورلت با نام «بولت» که با استقبال زیادی روبرو شده است

 

نکته قابل توجه این است که عواملی چون نحوه طراحی، تکنیک‌های ساخت، تشخیص مشکل و ابزارهای تعمیر نقشی تعیین کننده در کاهش هزینه‌های یک باتری دارند.

برای مثال در صورت استفاده از طراحی ماژولی (بخش‌های جدا از هم) می‌توان فقط قسمت معیوب را تعویض کرد که در این صورت نیازی به جایگزینی کل باتری نبوده و از تحمیل هزینه سنگین به مشتری جلوگیری خواهد شد.

هرچند که فناوری خودروهای هیبریدی به نحوی است که عمر باتری آنها را نسبت به خودروهای تماماً الکتریکی افزایش می‌دهد، اما در مورد خودروهای الکتریکی نگرانی‌هایی  مبنی بر افت قیمت آن ها در زمان فروش دست دوم و از بین رفتن نیمی از ارزش خودرو در هنگام تمام شدن عمر باتری وجود دارد، در واقع با چنین شرایطی می‌توان گفت که خودروهای تماماً برقی بعد از حدود ۱۰ سال تقریباً بی‌ارزش می‌شوند.

فناوری‌های نوین باتری‌های لیتیومی

در کنار این موارد اخیراً محققان دانشگاه ایالتی آریزونا روش جدیدی را برای تولید باتری‌های لیتیوم فلزی پیدا کرده‌اند که با کنترل رشد دندریت‌ها موفق به ساخت باتری‌هایی با ایمنی بالاتر و مدت استفاده طولانی‌تر شده‌اند.
دندریت‌ها، زائده‌های سوزن شکلی هستند که در سطح فلز لیتیوم ظاهر می‌شوند و به عنوان آنود یا الکترود منفی باتری مورد استفاده قرار می‌گیرند. دندریت‌ها، واکنش‌های جانبی ناخواسته‌ای که تراکم انرژی را کاهش می‌دهند، پدید می‌آورند و در بدترین شکل، با کاهش الکترودها می‌توانند به آتش‌سوزی یا انفجار منجر شوند.
این تیم متوجه شده است که با استفاده از یک لایه سه بعدی پلی متیل سیلوکسان (PDMS) یا سیلیکون به عنوان بستر آند فلزی لیتیوم، تشکیل دندریت را کاهش و عمر باتری را افزایش می‌دهد و خطرات امنیتی را کم می‌کند.

طبق گفته محققان، این اکتشاف می‌تواند در باتری‌های لیتیوم یون، لیتیوم هوا و همچنین دیگر باتری‌های بر پایه آنود فلزی مورد استفاده قرار گیرد.
این ساختارها واکنش‌های جانبی ناخواسته را ایجاد می‌کنند که باعث کاهش تراکم انرژی می‌شود و درنهایت موجب کوتاه شدن الکترودها می‌شود که می‌توانند منجر به انفجار شوند.

در این مقاله‌ای که در نشریه Nature Energy منتشر شد، آمده است که استفاده از لایه سه بعدی سیلیکون در باتری‌های لیتیوم یون و لیتیوم هوا و نیز سایر باتری‌های مبتنی بر آند عملکرد مثبتی دارد.
هانکینگ جیانگ، استاد دانشگاه در دانشکده مهندسی مواد، حمل و نقل و انرژی می‌گوید: «طبق تحقیقات صورت گرفته در این مقاله، تقریباً تمام فلزاتی که به عنوان آنود در باتری‌ها استفاده می‌شوند تمایل به گسترش دندریت‌ها را دارند، به عنوان مثال، این یافته ها در مورد باتریهای روی، سدیم و آلومینیوم نیز صادق است.»

محققان می‌گویند نتیجه تحقیقات آنها می‌تواند در دستگاه‌های الکترونیکی شخصی، تأمین انرژی خودروهای الکتریکی برای مدت طولانی‌تر و به ذخیره برق مازاد شبکه‌های برق خورشیدی مورد استفاده قرار گیرد.

قیمت لیتیوم طی دو سال گذشته بیش از دو برابر شده است و اخیراً در حدود ۱۳ دلار به ازای هر تن رسیده اما با توجه به گفته برخی مؤسسات تحقیقاتی، از جمله مورگان استنلی، استفاده از باتری‌های لیتیومی در سال جاری میلادی به اوج خود می‌رسد و تا سال ۲۰۲۱ به حدود ۷ دلار کاهش پیدا خواهد کرد. سیتی بانک نیز در پیش‌بینی طولانی‌مدت خود، به دلیل احتمال عرضه بیش از حد، قیمت آن را در حدود ۷/۵ دلار به ازای هر تن کاهش داده است.

 

دشمن اصلی نفت و مشکلی به نام «باتری»

نمای شماتیک از بخش‌های مختلف یک خودروی الکتریکی

 

باتری‌های سدیمی

باتری‌های سدیمی با اینکه هنوز در مرحله توسعه و پیشرفت قرار دارند اما این امکان برای آنها وجود دارد که از مواد ارزان‌تر و فراوان‌تری ساخته شوند. سدیم، تشکیل دهنده کاتد این باتری‌هاست، و فسفر به همراه ماده‌ای به نام میواینزیتول که از سبوس برنج یا ذرت استخراج می‌شود؛ تشکیل دهنده آند این مدل باتری‌هاست. پژوهشگران می‌گویند این مدل باتری در مقایسه با باتری‌های لیتیومی با هزینه کمتری نیز ساخته می‌شود.

با این حال باتری‌های سدیمی از لحاظ عملکرد هرگز نمی‌توانند به حد باتری‌های لیتیومی برسند. مزیت اصلی باتری‌های سدیمی قیمت مناسب آنهاست و سازندگان هنوز به این نتیجه نرسیده‌اند که چگونه می‌توان باتری‌های لیتیومی را با این میزان ظرفیت ذخیره سازی، با قیمت ارزان‌تری تولید کرد. در حال حاضر باتری‌های لیتیومی همچنان پرچم‌دار باتری‌های موجود در بازار هستند و این قضیه ممکن است تا سال‌های آینده نیز همچنان ادامه داشته باشد.

این مسئله تنها به دلیل عملکرد مناسب این باتری‌ها نیست بلکه با پیشرفت‌های علمی و سرمایه‌گذاری‌های صورت گرفته پیش‌بینی می‌شود که هزینه ساخت آنها نیز به تدریج کاهش یابد. در حاضر هیچ باتری در اروپا ساخته نمی‌شود و بیشتر این سلول‌ها از آسیا و آمریکا وارد می‌شوند.

اروپا اگر بخواهد جایگاه خود را در صنعت خودروهای الکتریکی حفظ کند می‌بایست قابلیت‌های خود را در ساخت باتری گسترش دهد. فولکس‌واگن و بوش، شرکت‌های سازنده خودروهای الکتریکی در تلاشند تا با شرکای خود تجارت این خودروها را در بازار گسترش دهند. این شرکت‌ها با سرمایه‌گذاری بر روی باتری‌های سلولی باعث حفظ باتری‌های لیتیومی در بازار می‌شوند. قطعاً باید پژوهش‌های بیشتری در مورد باتری‌های لیتیومی انجام شود و احتمالاً کاهش هزینه‎‌ها بازار را به سمت استفاده از فناوری ارزان‌تر هدایت خواهد کرد.

طبق برآورد آژانس بین‌المللی انرژی، در حال حاضر ۲ میلیون خودروی الکتریکی در جاده‌ها وجود دارد و پیش‌بینی می‌شود که تا سال ۲۰۲۵ میلادی این مقدار به در حدود۵۰ میلیون وسیله نقلیه برسد و تا سال ۲۰۴۰ نیز به ۳۰۰ میلیون خودرو افزایش پیدا خواهد کرد. با این حال، انتظار می‌رود در این زمان میزان تقاضای بازار نفت تنها ۲/۵ میلیون بشکه در روز کاهش پیدا کند که در حدود ۲ درصد از تقاضای بازار خواهد بود. لورا کوزی، رئیس موسسه پیش‌بینی تقاضای انرژی، گفت: «این رویداد بسیار جذاب است، زیرا شما شاهد این خواهید بود که با رونق خودروهای الکتریکی و تعین استانداردهای مصرف سوخت، تعداد خودروهای موجود در جاده‌ها (در سطح جهان) از ۱ میلیارد کنونی به ۲ میلیارد خودرو افزایش خواهد یافت.

با این حال، سرعت توسعه باتری‌ها در بازار خودروهای الکتریکی چندان چشمگیر نبوده و تاکنون هیچ نوآوری به اندازه باتری‌های لیتیومی مقرون به صرفه نبوده است.

مترجم: عارف صفی پور

 

 

true
true
true
true

شما هم می توانید دیدگاه خود را ثبت کنید

√ کامل کردن گزینه های ستاره دار (*) الزامی است
√ آدرس پست الکترونیکی شما محفوظ بوده و نمایش داده نخواهد شد


false