أبحاث البطارية: تقدم بطيء

أبحاث البطارية: تقدم بطيء

"تعد بطاريات الحالة الصلبة من بين المرشحين الرئيسيين للجيل القادم من البطاريات."مارتن فينستربوش

الاقتصاد في صناعة السيارات: يجب أن يكون الجيل القادم من بطاريات الحالة الصلبة أقوى وأمانًا بمرتين من بطاريات الليثيوم أيون الحالية. ما حقيقة وعود شركات تصنيع السيارات؟
مارتن فينستربوش: في الواقع، تعد بطاريات الحالة الصلبة من بين المرشحين الرئيسيين للجيل القادم من بطاريات التنقل الكهربائية. نظرًا لأنها لم تعد تحتوي على إلكتروليتات سائلة، فهي مقاومة للتسرب وثابتة لدرجة الحرارة، على عكس الجيل الحالي من بطاريات الليثيوم أيون. نعمل أيضًا في معهد الأبحاث الخاص بنا على مضاعفة كثافة الطاقة وتحسين الاستقرار على المدى الطويل.

إلى أي مدى وصلت في بحثك ومتى يمكننا أن نتوقع أن يكون الجيل الجديد من البطاريات جاهزًا للسوق؟
إذا قام أحد موظفيي غدًا بحل جميع المشكلات الفيزيائية والكيميائية المتبقية بضربة واحدة، فسيستغرق الأمر عامين فقط. في الواقع، لا يزال أمامنا بعض العقبات التي يتعين علينا التغلب عليها، حيث أن خلايانا تعمل فقط على نطاق المختبر في الوقت الحالي. ويكمن التحدي الكبير الآن في توسيع نطاق وظيفة الخلية الصغيرة الفردية إلى حزمة البطارية المكونة من عدة مئات من الخلايا الكبيرة في السيارة. وفي الخطوة التالية، يجب تحسين المواد وعمليات التصنيع من حيث كفاءة التكلفة، حيث أن كل سنت له أهمية كبيرة في تصنيع السيارات. لذلك لا أتوقع نماذج أولية وظيفية قبل عام 2025 وإمكانية الإنتاج على نطاق واسع قبل عام 2030.

ترغب شركات صناعة السيارات مثل تويوتا وفيسكر، بالإضافة إلى شركة دايسون المصنعة للمكنسة الكهربائية، في طرح بطاريات الحالة الصلبة إلى السوق في أوائل عشرينيات القرن الحالي. فهل هناك حقيقة في هذا الأمر أم أنها مجرد شائعات؟
إذا كنت أعرف ذلك، فلن أكون فيزيائيًا، بل مستبصارًا(يضحك). تعمل العديد من مختبرات الأبحاث حول العالم حاليًا على تقنيات جديدة للبطاريات في سرية تامة. لا أحد يستطيع أن يقول اليوم من سيفوز بالسباق في نهاية المطاف.

تسمع عن مفاهيم مختلفة مثل بطاريات الليثيوم والكبريت أو بطاريات الليثيوم الهوائية أو حتى بطاريات الليثيوم الزجاجية. ما الذي تعتقد أنه أكثر واعدة؟
في مركز أبحاث يوليش، نعمل بشكل أساسي على تطوير بطاريات الحالة الصلبة الخزفية القائمة على الأكسيد. وعلى الرغم من أن هذه البطاريات تواجه تحديات تصنيع أكبر مقارنة بالبطاريات الصلبة القائمة على الكبريت أو الفوسفات، إلا أنها أيضًا الأكثر استقرارًا. نقوم بتطوير المساحيق الأولية والمنتجات شبه النهائية والطبقات الوظيفية ونستخدمها لبناء خلايا كاملة. لدينا سنوات عديدة من الخبرة ومجموعة كبيرة من عمليات تصنيع ومعالجة السيراميك تحت تصرفنا، والتي يمكننا من خلالها الجمع بين مجموعة واسعة من المواد وإنتاج أنواع مختلفة من الخلايا. ينصب التركيز دائمًا على تطوير المواد والعمليات التي تكون فعالة من حيث التكلفة وقابلة للتطوير قدر الإمكان.

هل ستشتري شخصيًا سيارة كهربائية اليوم أم تفضل انتظار القفزة التكنولوجية التالية في تطوير البطاريات؟
ربما لن تكون هناك قفزة تكنولوجية كبيرة في السنوات القليلة المقبلة، بل تطور تدريجي لتكنولوجيا البطاريات. بعد كل شيء، بطارية الليثيوم أيون ذات الإلكتروليت السائل موجودة منذ 25 عامًا ويتم تطويرها باستمرار. لهذا السبب أنا مهتم بالفعل بشراء سيارة كهربائية، لكنني لاحظت أنني في كثير من الأحيان لا أحصل على إجابات مختصة من التجار على أسئلتي حول بطاريات السيارة المثبتة حاليًا. بالإضافة إلى ذلك، فإن البنية التحتية للشحن ليست متاحة بعد بما يكفي لتلبية احتياجات التنقل الخاصة بي، لذا أفضل الانتظار لفترة أطول قليلاً.