لا تزال بطاريات الليثيوم أيون التقليدية، تلك التي تحتوي على كيمياء النيكل والمنجنيز والكوبالت (NMC)، هي الأكثر شعبية في السوق. لكن آخرين يحققون نجاحات سريعة، ويثبتون أنفسهم كبديل يتمتع بالمصداقية على نحو متزايد. وعلى وجه الخصوص، كان التقدم المحرز في بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد (LFP) مثيرًا للإعجاب.
تعمل بطاريات LFP بنفس طريقة عمل بطاريات الليثيوم أيون: فهي تحتوي أيضًا على أنود وكاثود وفاصل وإلكتروليت، وتستخدم مرور أيونات الليثيوم بين القطبين الكهربائيين أثناء دورات الشحن والتفريغ.
ما هي التغييرات هي المواد المستخدمة لمختلف المكونات، والتي هي أرخص وأكثر سهولة في الحصول عليها. وبطبيعة الحال، هناك مزايا، ولكن هناك أيضا عيوب. ولكن أولا قليلا من التاريخ.
من الصين إلى بقية العالم
تم تطوير بطاريات LFP في التسعينيات كبديل لبطاريات الليثيوم أيون التي فاز مخترعيها بجائزة نوبل في الكيمياء. وقد اجتذبت الاهتمام لعدة أسباب: فهي رخيصة وغير سامة ومستخدمة من الحديد، وهي مادة شائعة جدًا. ومع ذلك، كان لديهم أيضًا توصيل كهربائي ضعيف، مما جعلهم غير مناسبين للعديد من التطبيقات.
ومن خلال العمل على البنية الداخلية وتغطية الكاثودات (الخلايا المكونة من الليثيوم والحديد والفوسفات) بمواد موصلة مختلفة، تمكنوا من التغلب على هذه العقبة وتحسين الأداء.
واليوم، تعد الصين أكبر منتج لهذا النوع من البطاريات وأكبر مستخدم أيضًا. في الواقع، العديد من السيارات الكهربائية منخفضة التكلفة المنتجة في البلاد تستخدم بالفعل بطاريات LFP. لكن هذه التكنولوجيا تكتسب أيضًا شعبية سريعة في الدول الغربية. لأسباب ليس أقلها أن الصناعة تخطو خطوات كبيرة وأن الفجوة في بطاريات الليثيوم أيون تضيق.
بطاريات LFP: المزايا
بالإضافة إلى المزايا الاقتصادية (١٠٠ دولار/كيلوواط ساعة مقارنة بـ ١٦٠ دولارًا/كيلوواط ساعة لبطاريات NMC) وتوافر المواد الخام، تُفضل بطاريات LFP لأسباب أخرى. أولاً، أنها تدوم لفترة أطول. يمكن أن تتجاوز في كثير من الأحيان ١٠٠٠٠ دورة شحن وتفريغ دون المساس بالأداء بشكل كبير (تصل بطاريات الليثيوم أيون إلى حوالي ٣٠٠٠ دورة، ثم تُستخدم بشكل عام لأغراض أخرى غير الاستخدام في السيارات الكهربائية).
كما أنها أكثر أمانًا لأنها أقل قابلية للاشتعال وأكثر مقاومة للحرارة، ويمكنها إطلاق الطاقة بسرعة أكبر لأنها تتمتع بمقاومة داخلية أقل. وأخيرًا، يمكن أيضًا تفريغها بالكامل دون التعرض لأضرار جسيمة.
بطارية LFP: العيوب
من ناحية أخرى، كما ذكرنا سابقًا، تتمتع بطاريات LFP بكثافة طاقة أقل من بطاريات NMC. وهذا يعني أنها يجب أن تكون أكبر وأثقل لضمان استقلالية مماثلة. أو، بنفس الحجم والكتلة، يمكنها تغطية مسافة أقصر بين نقاط الشحن.
لكن الفارق يتضاءل. وبينما كان التخفيض في الماضي يصل إلى ٧٠٪، أصبح الآن يتراوح بين ٢٠ إلى ٢٥٪ فقط، وحتى أقل مع أحدث منتجات الجيل. تحتوي سڤولت على بطارية LFP تصل إلى ٢٠٠ واط/كجم، بينما تمتلك CATL بطارية تتجاوز ١٦٠ واط/كجم.
هناك مشكلتان أخريان: تتميز بطاريات LFP بجهد أقل (٣.٢ فولت مقارنة بـ ٣.٧ فولت) ويتم إعادة شحنها بشكل أبطأ بشكل عام. ومع ذلك، فيما يتعلق بالأخيرة، فإن بعض منتجات الجيل الأحدث تحقق سرعات شحن مساوية لسرعات بطاريات الليثيوم أيون “العادية”. على سبيل المثال، قدمت شركة زيكر، إحدى العلامات التجارية التابعة لمجموعة چيلي، بطارية جولدن بريك، وهي بطارية ستصل إلى الأسواق في عام ٢٠٢٤ والتي تمثل مادتها النشطة أكثر من ٨٠٪ من الإجمالي. ووفقًا للشركة، فإنها ستوفر نطاقًا يبلغ ٢١٧ ميلاً (٣٥٠ كيلومترًا) خلال ١٠ دقائق فقط من التوقف في محطة الشحن.
الجميع يريد واحدة
وكما رأينا، استثمرت الصين في وقت سابق وأكثر من غيرها في هذا النوع من البطاريات (التي كانت موجودة بالفعل في السوق قبل الوباء). لقد فعلت ذلك لأنها شعرت، أكثر من الدول الأخرى، بالحاجة إلى خفض أسعار سياراتها الكهربائية لتشجيع المبيعات. على سبيل المثال، قدمت شركة بي واي دي بطارية بليد الخاصة بها، والتي تعتمد كيمياء LFP، لكن العديد من الشركات المصنعة تقدم منتجات مماثلة. نيو، چاي إيه سي، چي إيه سي، وحتى الشركات المصنعة الكبرى للبطاريات، بدءًا من CATL، لديها مثل هذه المنتجات في كتالوجاتها.
في حين أنه في الماضي، كانت بطاريات LFP تكاد تكون حصرية “من الصين للصين”، إلا أن الأمور تتغير بسرعة اليوم. تستخدم شركة تيسلا، على سبيل المثال، هذا النوع من البطاريات للإصدارات ذات المستوى المبدئي من موديل ٣ وموديل واي. وتنطبق نفس الإستراتيچية على ڤولڤو وهيونداي وستيلانتس وفورد، على سبيل المثال لا الحصر.
