aleqt (10980) 2023/11/03

إصدار يومي باتفاق خاص مع صحيفة «فاينانشيال تايمز» البريطانية ، أطلقت شركة 1992 في سوني ثـورة في مجال الأجهزة الإلـكـرونـيـة المـحـمـولـة عبر الاستفادة من عقود من الأبحاث المخبرية على بطاريات أيون الليثيوم، وتمكنت الشركة اليابانية من تقديم منتجات مثل الهواتف المحمولة وكاميرات الفيديو المحمولة التي غيرت حياة مليارات المستهلكين. تدعم البطاريات الآن المهمة الهائلة المتمثلة في إصـاح نظام الطاقة والنقل العالمي. وبينما انخفضت تكلفة صنع بطاريات الليثيوم أيون بشكل كبير، ما سمح لمبيعات السيارات الـكـهـربـائـيـة بــالانــطــاق في الأعوام الأخيرة، إلا أن العناصر الأساسية لهذه التكنولوجيا لم تتغير كثيرا منذ استخدامها على نطاق تجاري. لكن بعد ثـاثـة عـقـود من التحسين التدريجي، قد تنقلب هذه العقيدة رأسـا على عقب قريبا. فقد أشارت تويوتا، أكبر شركــة لصناعة الـسـيـارات في العالم، في الأسابيع الأخيرة إلى أنـهـا تـقـرب مـن تحقيق اختاق تصنيعي لتكنولوجيا قد تغير قواعد اللعبة: بطاريات الحالة الصلبة. يتزايد الضجيج منذ سلسلة من الإعلنات حول تكنولوجيا الجيل التالي من قبل شركة تصنيع السيارات اليابانية في يونيو. وارتفعت قيمتها مليار دولار 26 السوقية بمقدار منذ ذلك الحين. إذا نجحت، فيمكن أن تبدأ شركة تويوتا في بيع المركبات الكهربائية الأكـر أمانا، التي يمكن إعادة شحنها بسرعة أكبر، 1.200 ويمكنها السير لمسافة كيلومت من عملية شحن واحدة - نحو ضعف المتوسط الحالي .2027 للشركة - في يقول بيت بروس، المؤسس المــشــارك وكـبـ الـعـلـ ء في مؤسسة فـــــاراداي، المعهد البريطاني لأبحاث البطاريات، إنه يجري سباق عالمي للنجاح في مجال بطاريات الحالة الصلبة، وإذا نجحت شركة تويوتا أو أي جهة أخرى في تصنيع بطاريات الحالة الصلبة منافسة من حيث التكلفة وتوفر العمر المطلوب فيمكنها تحقيق زيادة في كثافة الطاقة والشحن في عشر دقائق، مضيفا: "إذا وصلت إلى تلك المقاييس، فسيكون ذلك أمرا ثوريا". في حـــــال نـــجـــاح هـــذه التكنولوجيا، فإن التأثيريمكن أن يكون هائل. ومن شأنها أن تحدث هزة في صناعة السيارات حيث تهيمن تسل وبي واي دي وكاتل الصينيتان على مبيعات السيارات الكهربائية والبطاريات حاليا، وسيكون لها آثار جيوسياسية نظرا إلى القلق الغربي بشأن هيمنة الصين الحالية على البطاريات وموادها الخام، ويمكن أن تفتح الباب أمام تطبيق الـبـطـاريـات على مجالات جديدة للنقل مثل الطيران. ويــعــتــقــد بـعـض المــــراقــــبــــ أن التحول قد يكون بــالــغ الأهـمـيـة مثل التحول من الهواتف السلكية والخطوط الأرضية إلى الهواتف المحمولة. لكن تكنولوجيا بطاريات الـحـالـة الصلبة لا تخلو من المتشككين. ويتساءل النقاد عما إذا كانت القضايا العلمية الأساسية قد تمت معالجتها، ويتساءل آخــرون عما إذا كان من الممكن تحقيق تصنيع عالي السرعة وبكميات كبيرة، أو ما إذا كانت ستوجد سوق كبيرة لهذه التكنولوجيا على الإطلق. يقول أليكس بروكس، المحلل في شركـة كاناكورد جينيوتي: "تشير الإثــارة حـول بطاريات الحالة الصلبة إلى أن مجموعة الحلول الحالية ليست جيدة بما فيه الكفاية. من البديهي أن هذا غير صحيح. حيث تنمو المبيعات في المائة سنويا، 30 إلى 20 من وكل من يحاول تجربتها يقول إنه لن يعود إلى استخدام أي شيء آخر. في الوقت الحالي، يعد هذا مشروعا بحثيا مبالغا فيه". أدى ادعـــاء شركــة تويوتا الأخير بتحقيق اختاق إلى إثارة التساؤلات حول مدى السرعة التي ستقدم بها بطاريات الحالة الصلبة إسهامات كبيرة في إزالة الكربون من نظام النقل العالمي. يطلق فينكاتسرينيفاسان، مدير مركز أرجـون التعاوني لعلوم تخزين الطاقة، وهـو مختبر تموله الحكومة الأمريكية، على هذه البطاريات اسم "الكأس المقدسة" لصناعة البطاريات على المدى الطويل. ويـتـسـاءل: "لكن هـل هذه الابتكارات المثيرة للهتمام على مستوى المختبر التي لا يزال أمامها عبور جسر كبير قبل أن تصبح قابلة للتصنيع، أم أنها شيء يمكن إنتاجه على نطاق واسع قريبا؟ ما زلت أكافح لفهم ذلك". أساس متين تعمل جميع البطاريات بالطريقة نفسها: يتدفق تيار من الذرات المشحونة كهربائيا تـعـرف بـاسـم الأيــونــات عبر مادة كيميائية تسمى المحلول الـكـهـربـائي مــن الأنــــود إلى الكاثود، وهـ قطبا الخلية الكهربائية، ما يولد تيارا في العملية. تختلف بـطـاريـات الحالة الـصـلـبـة عـــن خــايــا أيـــون الـلـيـثـيـوم الـحـالـيـة في أن الإلكتولايت الكهربائي تكون صلبة وليست سائلة. ويجري اختبار مـواد مختلفة، بما في ذلـك البوليمرات، والأكاسيد والــكــ يــتــيــدات، بوصفها إلكتولايت كهربائيا محتمل. ستكون السيارات التي تستخدم بطاريات الحالة الصلبة أكث أمـانـا، حيث يمكن أن يكون الإلكتولايت الكهربائي السائل أكث عرضة لخطر الحرائق. لن يؤدي تغيير الإلكتولايت الكهربائي وحده بالضرورة إلى تغيير تدريجيفي أداء البطارية. تعتمد الإثــارة الحقيقية على تطور تكنولوجي من شأنه أن يتيحه: أنودات معدن الليثيوم. ومن شأن استبدال الجرافيت المـسـتـخـدم في الأنــــودات الحالية أن يساعد على مضاعفة مـدى البطارية، ويرجع ذلك جزئيا إلى أنها ستكون أخف وزنا. لقد واجهت بطاريات الحالة الصلبة تحديات تكنولوجية أســـاســـيـــة طو يلة الأمد. أحدها هو صعوبة الحفاظ على أداء البطارية وتجنب فشلها نظرا إلى أن عمليات الشحن والتفريغ المـتـكـررة تتسبب في تكوين تشعبات، وهي مجموعات من الليثيوم، يمكن أن تؤدي إلى التشقق. التحدي الآخر هو تمكين الاتصال الثابت بين المواد الصلبة. كــــان الاخــــــراق الأول، الـذي أعلنته شركة تويوتا في يونيو، يتعلق بحل المشكلت التكنولوجية المتعلقة بالمتانة، رغم أن التفاصيل كانت ضئيلة حـول نـوع المـــواد التي أدت إلى هــذا الاخــــراق. وأعلنت أخـــ ا شراكـــة مــع مجموعة البتوكيماويات إيديميتسو كـــوســـان لـتـطـويـر وإنــتــاج إلكتولايت كهربائي كبريتيدي بشكل مـشـرك، الــذي قالت إنه سيكون أساسيا للتسويق الـتـجـاري في غضون خمسة أعوام. وقال شونيتشيكيتو، الرئيس التنفيذي لشركة إيديميتسو، في مؤتمر صحافي مشتك معشركة تويوتا، إن الشركة واثقة أن الإلكتولايت الكهربائي الصلب القائم على الكبريتيد هو الحل الـواعـد لمشكلت المركبات الكهربائية التي تعمل بالبطارية مثل مسافة الرحلة وأوقات الشحن. يـتـفـق الـعـلـ ء بشكل متزايد على أن تحديات التكنولوجيا الأساسية لم تعد تــــبــــدو عصية على التذليل. وهــــــــذا ي ـج ـع ـل التحدي التالي يتمثل في زيـادة الإنتاج الضخم. تشكل عملية التجميع واحدة من أكبر المعوقات نظرا إلى أن طبقات خليا الكاثود - الأنـود تحتاج إلى أن يتم تكديسها بسرعة وبـدقـة عالية، دون الإضرار بـالمـواد. كما ادعــى مهندسو شركة تويوتا تحقيق تقدم هنا. حيث تزداد ثقة المجموعة الآن بقدرتها على تكديس الخليا بمعدل بطاريات الليثيوم - أيون الحالية نفسها. لكن هناك عقبات تكنولوجية أخرى تحتاج للتغلب عليها لتحقيق الإنتاج الضخم على نطاق واسع. وقال أحد مهندسيها خلل جولة في المصنع الشهر الماضي: "ما زلنا بحاجة إلى تحقيق تقدم فيما يتعلق بضمان حجم وجـودة مواد البطارية". الأثر العالمي قد يكون لإدخـال بطاريات الحالة الصلبة تأثير عميق في مستقبل صناعة السيارات العالمية. في الوقت الـحـالي، تتمتع الصين بالقدرة على الهيمنة عــ المـرح ـل ـة الـتـالـيـة من الصناعة بسبب ريادتها في كل من تكنولوجيا البطاريات وتصنيعها: لقد أنتجت أكث من في المائة من البطاريات على 75 مستوى العالم العام الماضي. تــعــد شركــــة كـاتـل أكــ شركــة لتصنيع الـــبـــطـــاريـــاتفي الـــعـــالم، حيث تبلغ حصتها في في 37 الـسـوق المــائــة. وتعد الشركة التي يقع مقر ها في نينغدي أكث شركات صنع البطاريات ربحية، وتتمتع بميزة تكلفة هائلة، ويرجع ذلك جزئيا إلى حجمها واستثمارها في البحث والتطوير. وقد تكون بطاريات الحالة الصلبة الطريقة الوحيدة لتجاوز بكين في سباق البطاريات، وإن تـويـوتـا ليست الشركة الوحيدة التي تستثمر في هذه التكنولوجيا. لدى شركتي نيسان وهـونـدا برامجهما الخاصة. وأعلنت الشركات الثلث الرائدة المنتجة للبطاريات في كوريا الجنوبية - إل جـي إنرجي سولوشين، وسامسونج إس دي أي وإس كيه أون - عن نيتها لتطوير مثل هذه الخليا بحلول أواخر عشرينيات القرن الحالي. لدى شركتي كوانتوم سكيب وسوليد باور الأمريكيتين الناشئتين، الشريكتين لشركتي فولكس فاجن وبي إم دبليو، على التوالي، تواريخ مستهدفة مشابهة لتسويق تكنولوجيتهما الخاصة على نطاق تجاري. يقول أكيتوشي هاياشي، وهو أستاذ في جامعة أوساكا متوبوليتان، إنه سيكون من الصعب للغاية إنتاج بطاريات الحالة الصلبة بكميات كبيرة بجودة بطاريات الليثيوم-أيون الحالية نفسها، لكن إذا تم تحقيقها، فـإن التكنولوجيا ستكون "لا تضاهى عالميا". ويضيف: "بطاريات الحالة الـصـلـبـة سـتـكـون أسـاسـيـة لإنـــعـــاششركـــــات صـنـاعـة السيارات اليابانية، التي تتخلف في اسـراتـيـجـيـة المـركـبـات الكهربائية، وبالنسبة إلى اليابان، التي فقدت حصتها في السوق العالمية في بطاريات الليثيوم-أيون". كــــــ تسيطر الصين على معالجة المواد الخام للبطاريات. يمكن لبطاريات الحالة الصلبة أن تقلل من بعض نقاط الضعف، مـثـل الاعــتــ د الــحــالي على الجرافيت، الذي فرضت بكين قيودا على تصديره الأسبوع الماضي. لكنها لن تفعل الكثير لتخفيف النقص المتوقع في الليثيوم لأنها ستستهلك أكث من البطاريات الحالية. أما قادة الصناعة في الصين وكوريا فهم أقل تفاؤلا بشأن تحقيق بطاريات الحالة الصلبة لوعودها. وفقا لشخص مقرب مـن شرك ـة كـاتـل، ك ـان باحثو المجموعة الصينية يعملون طـــوال الـعـقـد المـــاضي على إنتاج بطاريات الحالة الصلبة. ولم يتوصلوا بعد إلى نظام فاعل من حيث التكلفة للإنتاج الضخم - وداخليا في شركة كاتل، هناك شكوك في أن شركة تويوتا حققت ذلك. يـتـفـق قـــــادة الـصـنـاعـة الكورية على ذلك. ويقول أحد المـسـؤولـ التنفيذيين إن تطوير المنتج وتسويقه أمران مختلفان، مضيفا: "تتحدث شركة تويوتا عن إنتاج كميات كبيرة من بطاريات الحالة الصلبة منذ أكث من عشرة أعوام، لكنها تستمر في تأخير التوقيت". معوقات التصنيع حتى إذا كـان مـن الممكن الـتـغـلـب عــ الـتـحـديـات التكنولوجية وتلك التي تتعلق بالتوسع، فمن غير المعروف ما إذا كانت بطاريات الحالة الصلبة قـادرة على خفض تكاليف الإنتاج في الـوقـت المناسب لتسريع الانـتـشـار العالمي للمركبات الكهربائية. وسـتـسـاعـد الاق ـت ـصـادات الكبيرة على خفض التكاليف، لكن أداء وتكلفة بطاريات الــلــيــثــيــوم-أيــون الحالية تتحسن باستمرار، مع تقدم تكنولوجيات أخرى مثل أنودات السيليكون. يمكن أن تؤدي حساسية بـطـاريـات الحالة الصلبة الـشـديـدة للرطوبة والأكسجين إلى إبقاء تكاليف التصنيع مرتفعة، في حين أن تعقيدها قد يتطلب عمليات إعــادة تصميم باهظة الثمن للمركبات الكهربائية. وإذا لم تنخفض التكاليف بدرجة كافية، فقد ينتهي الأمر بالبطاريات صلبة الحالة إلى أن تقتصر على السيارات الفاخرة أو الشاحنات. يقول كيم دونج- ميونج، رئيس قسم بطاريات السيارات المتقدمة فيشركة إل جي أي إس الكورية، إن إنتاجها "مكلف للغاية"، وستكون هناك "تطبيقات محدودة للغاية". حتى لو سـارت كل الأمـور كما هو مخطط لها، فإن بطاريات الحالة الصلبة يمكن أن تستحوذ في المائة فقط 10 على نحو مـن إجـــ لي ســوق المركبات ، وفقا 2035 الكهربائية بحلول لتقديرات لي كيونج سـوب، رئيسشركة مواد البطاريات في مجموعة بوسكو الكورية. وكــــــان الــرئــيــس الـتـنـفـيـذي لـ كـة تويوتا، كوجي ساتو نفسه، متددا في وصف بطاريات الحالة الصلبة بأنها "ستغير قواعد اللعبة" للفوز بسباق المركبات الكهربائية العالمي. وأشـار ساتو إلى أنه سيتم طـرح بطاريات الحالة الصلبة في البداية بكميات صغيرة في الطرازات المتطورة، بينما سيستمر اسـتـخـدام بــطــاريــات الـلـيـثـيـوم-أيـون في الـسـيـارات ذات الأسعار المعقولة. وقــــال ســـاتـــو: "سـتـكـون تكنولوجيا البطاريات صلبة الحالة عامل بالغ الأهمية فيما يتعلق ببناء قوتنا الشاملة في مختلف منتجات البطاريات المتوافرة لدينا. لكن البطاريات وحدها لن تحدد قيمة مركباتنا". ويتفق كثير من المسؤولين التنفيذيين في الصناعة على أن التكنولوجيات المكونة للبطاريات صلبة الحالة سيتم دمجها تدريجيا في البطاريات الحالية. ويبدو أن شركة كاتل تخطط للقيام بذلك بالضبط، حيث كشفت في أبـريـل عن بطارية جديدة "مكثفة" أو "شبه صلبة الحالة"، ذات كثافة طاقة مضاعفة للنماذج الحالية. يقول جلين ميرفيلد، كبير مسؤولي التكنولوجيا في شركة ألبيمارل، أكبر منتجة لليثيومفي العالم: "بطارية الحالة الصلبة الخيار المثالي لما نريد أن نتوجه نحوه. سينتهي الأمر ببطاريات الليثيوم-أيون اليوم إلى التطور لتبدو هكذا". ورغــــــم كــــل الــعــقــبــات التكنولوجية التي لا تزال قائمة، يعتقد بعض المراقبين أن التأثير المحتمل قد يكون عميقا. ومن الممكن أن تفتح البطارية ذات الأداء المحسن إلى حـد كبير عملية إعادة تصميم لكثير من جوانب التنقل العالمي، بدءا من سيارات الأجـرة دون سائق إلى الطيران الإقليمي وأنواع جديدة من الطائرات دون طيار. تقول شـ لي مينج، وهــــــي أســــتــــاذة الــبــطــاريــاتفي جامعة شيكاغو: "يــــجــــب عــ بطاريات الحالة الصلبة أن تفي بـالمـهـمـة. وظيفة البطاريات الجديدة ليست أن تحل محل البطاريات القديمة أبدا. إنها تهدف إلى إطلق العنان لأشياء لم نتمكن من القيام بها سابقا. عبر الاستفادة من مسافة السير الجديدة ووقت الشحن، تعيد شركات السيارات اليابانية تصور مستقبل النقل". من غير المعروف ما إذا كانت بطاريات الحالة الصلبة قادرة على خفض تكاليف الإنتاج في الوقت المناسب لتسريع الانتشار العالمي للمركبات الكهربائية. كيف يمكن لبطاريات الحالة الصلبة تحويل وسائل النقل؟ «رويترز» تهيمن «تسلا» و«بي واي دي وكاتل الصينيتان» على مبيعات السيارات الكهربائية والبطاريات حاليا. من لندن هاري ديمبسي من وكانا إيناجاكي وكريستيان ديفيز طوكيو من وسونج جونج - أه سيئول 13 NO.10980 ، العدد 2023 نوفمبر 3 هـ، الموافق 1445 ربيع الآخر 19 الجمعة