صناعة بطاريات السيارت الكهربائية بتقنية نانوتيب

ستعتمد تكنولوجيا المستقبل بشكل كبير على البطاريات خاصةً بطاريات السيارات الكهربائية و صناعة معدات الفضاء، حيث أن الانتقال من سيارات الوقود الأحفوري إلى السيارات الكهربائية خطوة تكنولوجية هائلة، يلزم ذلك صناعة بطاريات خارقة وفق  تقنية L'Ultra Fast carbon electrode والتي تمت تسميتها من طرف شركة NAWA Technologies.

سنتحدث في هذا المقال من موقع بصمة عن صناعة بطاريات السيارات الكهربائية:

تحدثنا في المقال السابق عن كيفية الحصول على ايفون 11 مقابل 1 دولار، أمّا الآن نتحدث عن بطاريات السيارات الكهربائية، حيث تعتبر بطارية ليثيوم أيون أكثر أنواع البطاريات شيوعًا في الاستخدام، حيث تشغل الأجهزة الإلكترونية المختلفة، لذا سعت الشركات دوماً لتطوير بطاريات أقوى وأصغر وذات أداء أطول، وتُعدّ بطاريات السيارات الكهربائية  من أكبر الاحتياجات المستقبلية طلباً.

⏪ معلومة هامة 1 ⏩

يختلف نوع البطارية حسب نوع السيارة الكهربائية حسب نوع السيارة الكهربائية هل هي سيارة للركاب أو سيارة تجارية أو سيارة بعجلتين، وحسب نوع الدفع التي تعمل عليه السيارة، كما تتعدد انواع البطاريات الكهربائية فهي إمّا بطارية رصاص حمضية أو بطارية ليثيوم ايون أو نيكل ميتال هيدريد البطارية، بلغت قيمة سوق البطاريات الكهربائية في عام 2020 حوالي 56.4 مليار دولار.

ما هي تقنية نانو تيب؟

تعمل الحكومات على الانتقال إلى استخدام السيارات الكهربائية كبديل عن سيارات البنزين، وذلك في سعيها للتخفيف من تأثير الاحتباس الحراري وانبعاثات ثاني أوكسيد الكربون، في حين تراهن العديد من الشركات على تقنية النانو تيب لإحداث تغيير كلي في صناعة بطاريات السيارات الكهربائية وتوسيع مجال استخدامها عبر تطوير أداء البطارية،  حيث تُعدّ تقنية النانو المفتاح الأساسي لنشر استخدام السيارات الكهربائية على نطاق واسع.

تعمل تقنية النانو على تعزيز سمات معينة في بطارية الليثيوم عبر الإلكتروليتات المحسنة، وذلك بواسطة الجسيمات والمواد المركبة  النانوية،  مما قد ينعكس إيجاباً على الأداء الكلي للسيارة، من خلال استخدام المكونات التي تدعم تقنية النانو، مثل استخدام إلكترونيات الطاقة والمعادن النانوية ومركبات البوليمر النانوية  بالإضافة إلى أجهزة الاستشعار المحسنة بالنانو، مع محاولة خفض الوزن وتحسين التحكم وغيرها من التدابير التي قد تساعد في الاستفادة من طاقة البطارية إلى أقصى حد.

كيفية عمل  تقنية نانو تيب

لا تزال صناعة بطاريات السيارات الكهربائية باستخدام هذه التقنية  قيد التطوير، وستطرح في الأسواق مطلع سنة 2023، تعتمد التقنية على القطب الكهربي فائق السرعة الذي يستخدم 100 مليار من الأنابيب النانونية الكربونية لكل سنتمتر مربع محاذاة عموديًا،  ويعتمد على تقنية technologie de nanotubes de carbone verticalement والتي ستستخدم في صناعة بطاريات السيارات الكهربائية.

ما هي بطارية النانوتيب؟

توصل العلماء إلى بطاريات النانو التي تستطيع تحويل الطاقة الكيمائية إلى طاقة كهربائية بالتالي تشغيل البطارية، وهي بطاريات يتم تصنيعها باستخدام تقنيات النانو، والمعتمدة في صناعة بطاريات السيارات الكهربائية، تضم بطارية النانوية على جزيئات يقل قياسها عن 100 نانومتر.

تتكون بطارية النانوية من ثلاثة أجزاء وهي:

1. قطب موجب يدعى الأنود
2. قطب سالب يدعى الكاثود
3.  مادة إلكتروليت وهي أما صلبة أو سائلة

يتمتع القطب الموجب والسالب بإمكانات كيمائية متنوع،  ويتم إنتاج الطاقة الكهربائية من تحويل الطاقة الكيمائية المخزنة بفعل الجهد المطبق عبر الأقطاب الكهربائية، ويتم حالياً الحصول على بطارية ماكرو عبر دمج عدة بطاريات نانوية معاً، ومن المتوقع أن يحدث استخدامها نقلة نوعية في تطوير بطاريات السيارات الكهربائية. 

⏪ معلومة هامة 2 ⏩

انخفضت أسعار بطاريات السيارات الكهربائية على مدار العقد السابق نتيجة ازدهار صناعة السيارات الكهربائية وانتشارها حول العالم، حيث تبلغ نسبة سعر البطارية من التكلفة الإجمالية للسيارة الكهربائية حوالي (20-40)%،  هذا وبلغ سعرها في عام 2020 حوالي 137 دولار للكيلواط، بينما اصبح في عام 2021 حوالي 100 دولار لكل كيلو واط، ومن المتوقع في 2030 ان يصل إلى 50 دولار لكل كيلو واط.

كيف يعمل النانو في البطاريات؟ 

في الشكل التقليدي من صناعة بطاريات السيارات الكهربائية، يوضع على القطب السالب لبطاريات الليثيوم أيون مادة مسحوق الجرافيت،  في حال تم استبدال مسحوق الجرافيت بمواد  كربونية نانوية بحجم ميكرومتر، سيؤدي ذلك إلى رفع كفاءة تشغيل البطارية وتحسين معدل إزالة وإدخال الليثيوم، والوصول إلى تحقيق أهداف محددة في البطاريات.

 يمكن استخدام الأنانيب النانوية كمواد كربونية نانوية، كونها تستطيع ربط تركيزات أعلى من الليثيوم بسبب تمتعها بمساحة عالية للسطح، يمكن استخدام الأسلاك النانوية أيضاً كمواد سالبة، والتي تصنّع من أكسيد الفاناديوم (V2O5)، أو ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO2) ، أو أكسيد القصدير (SnO).

يواجه هذه الصناعة تحديات كبيرة يتمثل أحدها في القدرة على  تكييف التقنيات الجديدة المستخدمة للعمل وفق مقاييس التصنيع الضخمة، وخاصةً في صناعة عملاقة هي صناعة بطاريات السيارات الكهربائية، حيث مازال تطوير بعض هذه المواد في بدايته تجارياً، وتُعدّ المواد المتاحة للأقطاب الكهربائية ذات ثمن باهظ مثل مواد الأكسيد التجارية المتاحة حالياً.

لماذا تم استخدام هذه التقنية؟

عمل الباحثون على إيجاد تركيبات ضغط مثالية للحصول على أكبر استفادة من أداء البطارية، بحيث تكون ذات تكلفة قليلة وحجم صغير، حيث عملوا على تغيير خصائص الأقطاب الكهربائية، ليتمكنوا من استخدام مجموعة متنوعة من المواد النانوية  مثل الأسلاك والأنانيب والمسامير النانوية،  واستخدامها في الأقطاب الموجبة والسالبة، وتم استخدام المواد النانوية للأسباب التالية:

• رفع قدرة أيونات الليثيوم على الحركة  ويقلل من مسار انتشارها.
• رفع كفاءة التفاعل الكهروكيميائي بشكل أكبر عبر رفع درجة التوصيل الكهربائي.

⏪ معلومة هامة 3 ⏩

تختلف سعة البطارية الكهربائية حيث تأتي اقل من 50 أو بين (50-110) أو بين (111 و 200) هرتز، في عام 2021 استثمرت شركة جنرال موتورز حوالي 35 مليار دولار لصناعة السيارات الكهربائية، بينما صرحت شركة فورد بأنها تسعى لزيادة طاقتها الإنتاجية بحيث تصل في عام 2023 إلى 600 ألف مركبة سنوياً.

إليكم هذا الفيديو الذي يشرح كيفية صناعة بطاريات السيارت الكهربائية:

 

خاتمة المقال

في خاتمة هذا المقال نكون ذكرنا التكنولوجيا الجديد لبطاريات السيارات الكهربائية و كيفية عمل هذه التقنية و مميزاتها، و أيضًا كيفية عمل هذه البطاريات التي تتوفر على تقنية nanotubes de carbone verticalement والتي تطمح شركة nawa technologie لتٌبني هذه التقنية و توفيرها مستقبلًا.

للمزيد من المعلومات أو حل مشاكل  معينة و الإستفسار اترك لنا تعليق و سيتم الإجابة على أسئلتكم في التعاليق.

إقرأ أيضاً: هاتف هواوي p50 بوكيت