پیشرفت باتری‌های خودروهای برقی: کلید آینده حمل‌ونقل

خودروهای برقی اختراع جدیدی نیستند — آن‌ها از اواخر قرن نوزدهم وجود داشته‌اند و برای مدت کوتاهی با خودروهای موتور احتراق داخلی (ICE) رقابت می‌کردند، پیش از آنکه بیش از یک قرن به حاشیه رانده شوند. پس چرا اکنون باید اوضاع متفاوت باشد؟ پاسخ در یک مؤلفه حیاتی نهفته است: باتری کشش. برای اینکه خودروهای الکتریکی (EVs) واقعاً جایگزین خودروهای معمولی شوند، سه عامل باید همزمان محقق شوند:

• ظرفیت انرژی بالا
• تولید انبوه مقیاس‌پذیر
• قیمت‌گذاری مقرون‌به‌صرفه

امروز، هر سه این شرایط در حال تحقق است — و انقلاب خودروهای برقی به خوبی در جریان است.

تاریخچه‌ای کوتاه: از سوخت داروخانه تا خودروهای برقی مدرن

پیشرفت در زیرساخت شارژ و شبکه‌های تعویض باتری موضوع جداگانه و به همان اندازه مهمی است. اما تاریخ به ما یادآوری می‌کند که چالش‌های زیرساختی هرگز پیشگامان مصمم را متوقف نکرده‌اند. وقتی برتا بنز در سال ۱۸۸۸ اولین سفر طولانی‌مدت با خودرو در جهان را انجام داد، بنزین تنها در داروخانه‌ها — به عنوان حلال تمیزکننده — فروخته می‌شد. این موضوع او را متوقف نکرد. چالش‌های امروزی در مورد شبکه‌های شارژ، تأمین مواد اولیه و بازیافت باتری‌های فرسوده به طور فعال مورد توجه قرار می‌گیرند و در سال‌های اخیر پیشرفت‌های قابل توجهی حاصل شده است.

چه چیزی اولین خودروی الکتریکی تولید انبوه را از بین برد؟

مستند ۲۰۰۶ «چه کسی خودروی الکتریکی را کشت؟» داستان جنرال موتورز EV1 — احتمالاً اولین خودروی الکتریکی تولید انبوه عصر مدرن — را روایت می‌کند. حقایق کلیدی عبارتند از:

• تولید از ۱۹۹۶ تا ۱۹۹۹
• ۱٬۱۱۷ دستگاه ساخته شد، همه فقط از طریق اجاره ارائه می‌شدند
• برنامه در سال ۲۰۰۳ متوقف شد؛ تقریباً تمام خودروها فراخوانده و از بین برده شدند
• تنها تعداد انگشت‌شماری از EV1ها باقی ماندند و در موزه‌ها نگهداری می‌شوند
• گزینه‌های باتری از ۱۶٫۵ کیلووات‌ساعت تا ۲۶٫۴ کیلووات‌ساعت
• برد محاسبه‌شده توسط EPA: ۸۹ تا ۱۶۹ کیلومتر در هر شارژ

نظریه‌های توطئه انگشت اتهام را به سمت لابی نفت نشانه گرفتند. صرف نظر از علت واقعی، ناپدید شدن EV1 پذیرش گسترده خودروهای برقی را بیش از یک دهه به تأخیر انداخت.

ظرفیت باتری: از ده‌ها تا صدها کیلووات‌ساعت

مشخصات فنی باتری‌های ساده EV1 را با خودروهای برقی پیشرفته موجود امروز مقایسه کنید. چندین مدل فعلی اکنون باتری‌هایی با ظرفیت ۱۰۰ تا بیش از ۲۰۰ کیلووات‌ساعت ارائه می‌دهند، با برد مجاز ۶۰۰ تا ۱٬۶۰۰ کیلومتر بسته به استاندارد آزمایش مورد استفاده (EPA، WLTP، NEDC). نمونه‌های قابل توجه عبارتند از:

• تسلا مدل S — تا ۴۰۵ مایل (EPA)
• لوسید ایر — بیش از ۵۰۰ مایل (EPA)، رکورد جهانی فعلی
• آپترا — برد با کمک خورشیدی بیش از ۱٬۶۰۰ کیلومتر
• Nio ET7 — گزینه باتری حالت جامد ۱۵۰ کیلووات‌ساعت
• Zhiji L7 — باتری ۱۱۵ کیلووات‌ساعت با برد توسعه‌یافته
• Aito M5 — گزینه هیبرید برد توسعه‌یافته
• GMC Hummer EV — بسته باتری ۲۱۲٫۷ کیلووات‌ساعت

فراتر از مشخصات رسمی، رکوردهای استقامتی در دنیای واقعی نشان می‌دهند که فناوری باتری تا چه حد پیشرفت کرده است. رانندگان علاقه‌مند نشان داده‌اند که خودروهایی مانند تسلا مدل S و هیوندای کونا الکتریک می‌توانند با رانندگی دقیق و کم‌مصرف از ۱٬۰۰۰ کیلومتر در یک شارژ فراتر روند.

تولید انبوه: مقیاس اکنون عظیم است

تولید جهانی باتری‌های کشش به شدت گسترش یافته است. تولید ماهانه در سراسر جهان اکنون به نزدیک ۲۲ گیگاوات‌ساعت می‌رسد — معادل تولید حدود ۵۵۰٬۰۰۰ هاچ‌بک نسل دوم نیسان لیف (هر کدام مجهز به باتری ۴۰ کیلووات‌ساعت) در هر ماه.

تولیدکنندگان خودروهای برقی سلول‌های لیتیوم‌یون و بسته‌های باتری را از دو روش اصلی تأمین می‌کنند:

• تأمین‌کنندگان شخص ثالث — خرید سلول‌ها و ماژول‌ها از سازندگان تخصصی باتری مانند CATL، LG Energy Solution و Panasonic
• کارخانه‌های غول‌پیکر داخلی — ساخت تأسیسات تولید اختصاصی، اغلب با همکاری همان متخصصان باتری، همان‌طور که تسلا با Panasonic انجام داده است

قیمت باتری: کاهش ده‌برابری در یک دهه

شاید قانع‌کننده‌ترین استدلال برای گذار به خودروهای برقی، کاهش چشمگیر هزینه‌های باتری است. بر اساس داده‌های Bloomberg NEF:

• ۲۰۱۰: ۱٬۲۰۰ دلار به ازای هر کیلووات‌ساعت (میانگین صنعت)
• ۲۰۲۱: ۱۳۲ دلار به ازای هر کیلووات‌ساعت (میانگین صنعت در کامیون‌های الکتریکی، اتوبوس‌ها و ذخیره‌سازی ثابت)
• ۲۰۲۱: ۱۱۸ دلار به ازای هر کیلووات‌ساعت (خودروهای مسافری برقی به طور خاص)

این بیش از ده برابر کاهش هزینه در یازده سال است. در حالی که افزایش قیمت مواد خام — به ویژه لیتیوم، کبالت و نیکل ناشی از تقاضای شدید در سال ۲۰۲۱ — فشار صعودی ایجاد کرده، در مقایسه با روند کلی نزولی ناچیز است.

چه چیزی در پیش است؟ شارژ هوشمندتر، باتری‌های سبک‌تر

کاهش قابل توجه بیشتر در قیمت بسته‌های باتری ممکن است دشوارتر باشد. با این حال، صنعت مسیرهای جایگزینی پیش رو دارد. یک شبکه شارژ متراکم‌تر — در شهرها و بزرگراه‌ها — می‌تواند نیاز به بسته‌های باتری هرچه بزرگ‌تر را کاهش دهد و به تولیدکنندگان اجازه دهد به سمت باتری‌های کوچک‌تر، سبک‌تر و ارزان‌تر بروند بدون اینکه قابلیت استفاده را فدا کنند.

فناوری‌های نوظهوری که می‌توانند معادله را تغییر دهند عبارتند از:

• شارژ بی‌سیم در حال حرکت — جاده‌های مجهز به فناوری شارژ القایی که در حین رانندگی باتری‌ها را شارژ می‌کنند
• باتری‌های حالت جامد — چگالی انرژی بالاتر، شارژ سریع‌تر و ایمنی بهبود یافته نسبت به شیمی لیتیوم‌یون فعلی
• باتری به عنوان سرویس (BaaS) — مدل‌های تعویض باتری مبتنی بر اشتراک، که توسط Nio در چین در مقیاس بزرگ پیاده‌سازی شده است
• ادغام خودرو با شبکه (V2G) — استفاده از باتری‌های خودروهای برقی به عنوان ذخیره‌سازی انرژی توزیع‌شده برای حمایت از ثبات شبکه

سؤالات باز در مورد توجیه اقتصادی زیرساخت شارژ گسترده، رشد ظرفیت شبکه، ایمنی، قابلیت اطمینان و ترکیب انرژی گسترده‌تری که این خودروها را تغذیه می‌کند، باقی می‌مانند. اما جهت حرکت روشن است — و شتاب پشت باتری‌های خودروهای الکتریکی هرگز قوی‌تر از این نبوده است.

این یک ترجمه است. می‌توانید متن اصلی را اینجا بخوانید: https://www.drive.ru/kunst/61b35118155032c35768508a.html