شرکت چینی BYD اعلام کرده است که نمونهای از خودروی مجهز به فناوری باتری تمامجامد را سال آینده به نمایش خواهد گذاشت؛ خبر را استلا لی، معاون اجرایی BYD، در مصاحبهای در والنسیا اسپانیا اعلام کرد. این اظهارنظر نشاندهنده هدفگذاری برای نمایش فناوری در کوتاهمدت بوده اما تاریخ آغاز فروش یا تولید انبوه را مشخص نمیکند.
اظهارنظر استلا لی درباره وضعیت تحقیق و توسعه BYD
استلا لی در گفتگو با رسانه حاضر تأکید کرد که «هر فناوری باتری را در گوشهای از واحد تحقیق و توسعه BYD خواهید یافت و ما در حال مطالعه آن هستیم.» او اضافه کرد که BYD هم در بخش خط تجاری و هم در سطح فناوری، در موقعیت پیشرو قرار دارد و برای اثبات این مدعا «حتی سال آینده یکی از مدلها نخستین خودروی دارای این فناوری خواهد بود.»
لی همچنین اشاره کرد که بخش باتری BYD تنها به شیمی سلول محدود نیست و «قابلیتهای ساخت و طراحی تجهیزات» نیز بخشی از مطالعات این تیم است. با این وجود او تاریخ تولید، نام مدل، مشخصات باتری یا ارقام عملکردی را اعلام نکرد، لذا اطلاعیه فعلاً در سطح نمایش فناوری باقی میماند.
چرا سولفیدها جذاب اما چالشزا هستند؟
یکی از مسیرهای دنبالشده در توسعه باتریهای تمامجامد مسیر استفاده از الکترولیتهای جامد از جنس سولفید است؛ شرکتی به نام FinDreams در این حوزه روی سازوکارهای معدنی سولفیدی غیرآلی مانند ترکیبات لیتیم-فسفر-گوگرد-کلر (LPSC) کار میکند. این شرکت نمونههای اولیه سلولی با ظرفیتهای 20 Ah و 60 Ah گزارش کرده که هدفگیری چگالی انرژی نزدیک به 400 Wh/kg را میکنند، اما باید توجه داشت که اعداد مربوط به سطح سلول لزوماً به همان نسبت در سطح بستهبندی باتری (پک) به دست نمیآیند.
سولفیدها به دلیل هدایت یونی بالا جذاباند، اما انتقال از سلولهای آزمایشگاهی به پکهای خودرویی مشکلات مهندسی متعددی را آشکار میکند. رابطهای جامد-جامد میتوانند در اثر انبساط و انقباض الکترودها تماس خود را از دست بدهند که باعث افزایش امپدانس و کاهش نگهداری ظرفیت میشود. به همین دلیل برخی معماریهای سولفیدی نیاز به اعمال فشار مکانیکی مداوم در ساختار انباشته دارند و این موضوع الزامات ویژهای برای ساختار پک و کنترل فشردگی ایجاد میکند.
آزمون خودرو بیش از سلول: الزامات مکانیکی و حرارتی
یک باتری نصبشده در خودروی در حال حرکت باید در برابر لرزش، تغییرات دما و سیکلهای مکرر شارژ–دشارژ مقاومت کند و در عین حال شرایط مکانیکی و حرارتی لازم برای عملکرد صحیح را حفظ نماید. به همین دلیل، آزمایش یک خودرو با باتری تمامجامد، نه تنها اعتبار سلول را میسنجد بلکه یک محک کامل برای یکپارچهسازی سیستم، مدیریت حرارتی، اتصالات مکانیکی و سازگاری با شرایط واقعی استفاده است.
عملیاتی کردن فناوری در خودرو همچنین نیازمند حل چالشهای مربوط به بستهبندی، کنترل فشردهسازی، سیستمهای خنککننده و رویههای تضمین کیفیت در طول چرخه عمر محصول است؛ مسائلی که فراتر از دستاوردهای سلولی آزمایشگاهی محسوب میشوند.
مشکلات تولید و گرایش به فرایند الکترود خشک
یکی از موانع مهم تولید مربوط به فرآیند مرسوم ساخت الکترود مرطوب است که در آن از حلالها استفاده میشود؛ این حلالها میتوانند با الکترولیتهای سولفیدی واکنش دهند و موجب شکست در عملکرد یا ایمنی گردند. به همین دلیل توسعهدهندگان به سمت فرایندهای الکترود خشک مبتنی بر فیبریلاسیون PTFE گرایش پیدا کردهاند که نیازی به حلالهای واکنشپذیر ندارد.
FinDreams گزارش کرده که با تأمینکنندگان تجهیزات داخلی بر روی این رویکرد در مقیاس پایلوت همکاری میکند، اما تبدیل این فرایندها به تولید با حجم بالا یک گام کاملاً جدا و چالشبرانگیز است. علاوه بر این، آلایندگی رطوبت موضوع مهمی است زیرا الکترولیتهای سولفیدی در واکنش با آب میتوانند هیدروژن سولفید (H2S) تولید کنند؛ بنابراین کنترل رطوبت و ایجاد محیطهای کاملاً مهرومومشده برای سلول و پک هم در تولید و هم در بهرهبرداری خودرو حیاتی است.
تحقیقات کمکی و ثبت اختراعات داخلی چین
اخیراً پروندههای ثبت اختراع در اداره ملی مالکیت فکری چین نشاندهنده کار روی ساختارهای کاتد مرکب و طراحی رابطها بین الکترولیتهای سولفیدی و هالیدی است. این گونه تحقیقات به حل مشکل سازگاری بین مواد مختلف در ساختار سلولی کمک میکند و نشان میدهد اکوسیستم تحقیقاتی چین در این حوزه فعال و متنوع شده است.
BYD نیز توسعه فناوری تمامجامد را در چارچوب پلتفرم همکاری نوآوری باتریهای تمامجامد چین (CASIP) دنبال میکند؛ یک ابتکار دولتی–صنعتی که به یک برنامه پژوهشی دولتی با برآورد بودجه حدود 830 میلیون دلار آمریکا مرتبط است و از همکاری میان شرکتها و مؤسسات تحقیقاتی پشتیبانی میکند.
رقابت جهانی و جدول زمانی شرکتها
ورود BYD به عرصه باتریهای تمامجامد در حالی رخ میدهد که سایر بازیگران بزرگ نیز زمانبندیهایی اعلام کردهاند: تویوتا از طریق همکاری با Idemitsu Kosan به دنبال عرضه بازار خودروهای برقی با باتریهای تمامجامد در بازه 2027–2028 است و سامسونگ SDI نیز تولید انبوه باتری تمامجامد را برای سال 2027 هدفگذاری کرده است. این برنامهها نشان میدهد رقابت بالا گرفته اما زمانبندیها بهتنهایی تعیینکننده برتری نیستند؛ چالش اصلی گذار از مقیاس پایلوت و آزمایش در خودرو به تولید قابلاطمینان و مقیاسپذیر است.
از منظر صنعت، مسیری که هر شرکت در پیش میگیرد شامل مجموعهای از تصمیمهای فنی، سرمایهگذاری در تجهیزات تولیدی جدید، و ایجاد زنجیره تأمین برای مواد اولیه گرانقیمتی است که میتواند جایگاه رقابتی آینده را تعیین کند.
نقشه راه زمانبندی: از آزمایش محدود تا تولید انبوه
مدیر ارشد فناوری FinDreams، سونگ هواجون، مسیر زمانی را چنین ترسیم کرده که آزمایشهای نمونهجات کوچک شامل تقریباً 1,000 خودرو در حوالی سال 2027 اجرا خواهد شد و تولید تجاری با مقیاس بزرگتر در حوالی سال 2030 هدفگذاری شده است. در آغاز، انتظار میرود کاربردهای اولیه در پلتفرمهای سطح بالاتر متمرکز شود؛ از جمله محصولات لوکس Yangwang و مدلهای پرچمدار Denza که در آنها هزینه اضافه فناوریهای اولیه راحتتر قابل پذیرش است.
همچنین اشاره شده که پیشسازهای تخصصی سولفیدی اکنون چند ده برابر گرانتر از مواد الکترولیت مایع معمولی هستند که فشار زیادی بر اقتصاد سلولی و چشمانداز مقیاسبندی تولید وارد میآورد.
جایگاه باتریهای مایع لیتیم-یون در برابر جامدها
علمی BYD، لیان یوبو، اظهار نظر کرده که باتریهای مبتنی بر لیتیم–یون مایع و سیستمهای تمامجامد میتوانند برای یک دوره 15 تا 20 ساله بهصورت همزیست در بازار حضور داشته باشند؛ نکتهای که نشان میدهد گذار به سوی تمامجامد ممکن است تدریجی و طولانی باشد و جایگزینی فوری فناوریهای مرسوم را نباید انتظار داشت.
در همین راستا، خودروی نمایشی BYD که قرار است سال آینده معرفی شود، آستانهای برای سنجش عملکرد فناوری سولفیدی این شرکت خارج از محیط آزمایشگاهی خواهد بود؛ با این حال، تولید انبوه گام بسیار بزرگتری است که هنوز در جدول زمانی دورتر قرار دارد.
به طور کلی، اعلامیه BYD نشان میدهد که شرکت به توسعه فناوریهای نوین متعهد است و قصد دارد قابلیتهای تحقیقاتی و تولیدی خود را در راستای ورود تدریجی به بازار با فناوریهای پیشرفتهتری متحول کند؛ اما انتقال به تولید انبوه و رقابت پایدار در مقیاس جهانی نیازمند حل مسائل فنی، صنعتی و اقتصادی پیچیدهای است که در این گزارش تشریح شد.
