خمس فئات من السيارات الكهربائية؟

مع تقديم مجموعة طرازات جديدة في عام 2016 ، اكتسبت السيارات الكهربائية أخيرًا قوة دفع حقيقية في السوق.في مطلع القرن العشرين ، كانت أكثر من ربع السيارات في الولايات المتحدة تعمل بالكهرباء ، ولكن بحلول عشرينيات القرن الماضي ، اختفت السيارات الكهربائية تقريبًا.يرجع هذا الاختفاء بشكل أساسي إلى عدم كفاية نطاق وقوة بطاريات المركبات الكهربائية مقارنة بمحركات البنزين.كما أن السيارات الكهربائية أغلى بكثير من السيارات التي تعمل بالبنزين.في حين أن تكنولوجيا البطاريات قد تحسنت بالتأكيد خلال القرن الماضي ، لا يزال من الممكن سماع نفس الشكاوى اليوم.يتم إجراء الكثير من البحث والتطوير على تقنية البطاريات لتحسين الأداء مع ضمان أن تكون البطاريات خفيفة الوزن وصغيرة الحجم وبأسعار معقولة.

خمس فئات من السيارات الكهربائية؟
إذن ، ما هي أحدث الابتكارات في تكنولوجيا البطاريات وماذا تعني هذه التطورات لسوق السيارات الكهربائية؟
بطارية ليثيوم أيون
1. تُستخدم بطاريات الليثيوم أيون (LIBs) حاليًا في معظم السيارات الكهربائية ومن المرجح أن تظل مهيمنة خلال العقد القادم.استثمر العديد من الشركات المصنعة ، بما في ذلك Tesla و Nissan ، بكثافة في التكنولوجيا.في LIBs ، تتحرك أيونات الليثيوم موجبة الشحنة بين القطب الموجب والكاثود في المنحل بالكهرباء.تتمتع LIBs بإمكانية دوران عالية - عدد المرات التي يمكن فيها شحن البطارية مع الحفاظ على كفاءتها - ولكن كثافة طاقة منخفضة - كمية الطاقة التي يمكن تخزينها في وحدة تخزين.تشتهر LIBs بارتفاع درجة الحرارة واشتعال النيران (مثل طائرات Boeing وسيارات Tesla وأجهزة الكمبيوتر المحمولة) ، لذلك لم يعمل المصنعون فقط على جعل LIBs أكثر استقرارًا ، بل طوروا أيضًا عددًا من آليات السلامة لمنع الإصابة إذا اشتعلت النيران في البطارية.
2. LIBs في السوق اليوم تستخدم بشكل رئيسي أنودات الجرافيت أو السيليكون والإلكتروليتات السائلة.لطالما كان أنود الليثيوم هو الكأس المقدسة لأنه يمكنه تخزين الكثير من الطاقة في مساحة صغيرة جدًا (أي أنه يحتوي على كثافة طاقة عالية) وخفيف الوزن للغاية.لسوء الحظ ، يسخن الليثيوم ويتمدد أثناء الشحن ، مما يتسبب في تراكم أيونات الليثيوم المتسربة على سطح البطارية.يمكن أن تؤدي هذه الزيادات إلى قصر دائرة البطارية وتقليل عمرها الإجمالي.حقق الباحثون في جامعة ستانفورد مؤخرًا تقدمًا في هذه القضايا من خلال تكوين طبقة من الأغلفة النانوية الواقية على أنود الليثيوم والتي تتحرك مع توسع الليثيوم وانقباضه.
3. بطارية معدنية الهواء
تحتوي البطاريات المعدنية الهوائية على أنود معدني نقي وكاثود هواء محيط.نظرًا لأن الكاثودات تشكل عادةً معظم وزن البطارية ، فإن الكاثودات المصنوعة من الهواء تعد ميزة رئيسية.هناك العديد من الاحتمالات للمعادن ، لكن الليثيوم والألمنيوم والزنك والصوديوم لا يزالون هم المحركون الأولون.تستخدم معظم الأعمال التجريبية الأكسجين ككاثود لمنع المعدن من التفاعل مع ثاني أكسيد الكربون في الهواء ، نظرًا لأن التقاط ما يكفي من الأكسجين في الهواء المحيط يمثل تحديًا كبيرًا.علاوة على ذلك ، فإن معظم النماذج الأولية للهواء أو المعدن والأكسجين تعاني من مشاكل إعادة التدوير ومدى الحياة.

4. غالبًا ما يتم التقليل من قيمة البطاريات عندما تعمل وفقًا لتصميمها ، ولكن يتم انتقادها بشدة عندما لا تفي بالتوقعات.التقنيات الموضحة أعلاه ليست بأي حال من الأحوال قائمة شاملة بالتطورات التي تم تحقيقها.ستصبح السيارات الكهربائية بلا شك أكثر شيوعًا مع تحسن البطاريات.لا يمكن للتقدم في البطاريات أن يحول صناعة النقل فحسب ، بل يمكن أن يؤثر أيضًا بشكل كبير على أسواق الطاقة العالمية.سيؤدي الجمع بين البطاريات والطاقة المتجددة إلى تقليل الحاجة إلى النفط والغاز والفحم بشكل كبير ، مما يغير أساس العديد من المعايير الاقتصادية والسياسية التي نأخذها حاليًا كأمر مسلم به.بالتأكيد لا يتعين علينا الانتظار حتى يتم تطوير "البطارية المثالية" لتحقيق تحسينات ملموسة في الأداء.على الرغم من أوجه القصور الحالية في البطاريات ،


الوقت ما بعد: 18 أغسطس - 2022