تجري تغييرات كبيرة في قطاع السيارات الكهربائية. لا أتحدث هنا عن الانتقال إلى السيارات الكهربائية، فهذا لا يزال مستمراً على الرغم من أن بعض الشركات المصنعة بدأت تشعر بالتردد. ما أشير إليه هو تغيير دقيق في تكوين بطاريات السيارات الكهربائية يحمل دلالات مهمة.
نوع من بطاريات الليثيوم أيون يسمى فوسفات الحديد الليثيوم (LFP) أصبح شائعاً بشكل متزايد في السيارات الكهربائية حول العالم. الشركات المصنعة مثل فورد ومرسيدس-بنز وريفيان وتسلا وغيرها تقدم الآن هذه البطاريات كبديل أو كاستبدال كامل لتقنيات النيكل والمنغنيز والكوبالت (NMC) والنيكل والكوبالت والألمنيوم (NCA) التي هيمنت لسنوات. بينما كانت خلايا LFP تمثل 6% فقط من السوق في عام 2020، فقد ارتفعت الآن إلى حوالي 30%.
ما معنى كل هذه العناصر الغامضة — وسلسلة الاختصارات المذهلة — وما أهميتها للسيارات التي ستظهر على الطرق خلال السنوات القليلة المقبلة؟ دعونا نتعمق في التفاصيل.
أولاً، مقدمة سريعة حول كيفية عمل بطاريات الليثيوم أيون (للمزيد من المعلومات المتعمقة، يمكنك الاطلاع على هذا الشرح المفصل).
تحتوي البطاريات على ثلاثة مكونات رئيسية: الأنود والكاثود والإلكتروليت. عندما يتم إنشاء سحب كهربائي في دائرة كهربائية — على سبيل المثال، عندما تضغط على زر “تشغيل” سيارتك الكهربائية — تحدث تفاعلات كيميائية داخل البطارية. تنتقل الأيونات السلبية بين الأنود والكاثود عبر الإلكتروليت لتوليد تيار كهربائي. الكاثود هو الذي يحدد سلوك البطارية بما في ذلك قدرتها على تحمل درجات الحرارة وكثافة الطاقة وعمرها الافتراضي.
عندما نتحدث عن تقنيات الليثيوم أيون، فإننا نتحدث حقًا عن المواد التي تشكل الكاثود، والذي في بطارية LFP هو حرفياً فوسفات الحديد الليثيوم (LiFePO4). لكن الأهم هو ما ينقص كاثود LFP.
تمتلك بطاريات LFP بعض المزايا الرئيسية، ولكن بالنسبة لأي شخص يهتم بالتأثير البيئي والأخلاقي لامتلاك سيارة كهربائية، فإن الفائدة الأساسية هي أن بطاريات LFP لا تحتوي على مواد مثل النيكل أو المنغنيز أو الكوبالت.
هذه المعادن تعتبر مشكلة بعدة طرق. التعدين لها يؤثر بشكل كبير على البيئة ويضر بالنظم البيئية المحلية في المناطق التي تفتقر إلى التنظيمات مثل جمهورية الكونغو الديمقراطية وميانمار. وقد أدى ذلك إلى تدمير المجتمعات المحلية واستغلال عمالها.
كما أن بطاريات LFP تكلف أقل بكثير. وفقًا لتحليل بلومبرغNEF ، فإن خلايا LFP أرخص بنسبة 32% تقريبًا مقارنة بخلايا NMC . قال سنوج جورج ، مدير هندسة البطارية وهندسة الدفع لدى ريفيان ، إن شركته شهدت توفيرًا يتراوح بين 20% و30% مع استخدام تقنية LFP . وفي سبتمبر الماضي ، انخفض سعر بطاريات LFP إلى أقل من 60 دولارًا لكل كيلوواط ساعة ، مما ساعد أسعار خلايا البطارية العالمية للوصول إلى أدنى مستوى لها تاريخيًا.
بطاريات LFP أيضًا أكثر مرونة مما يؤدي إلى عمر أطول للبطارية. وهذا يعني أن المركبات المزودة ببطارية LFP يمكنها التعامل مع المزيد من دورات الشحن والتفريغ قبل أن تبدأ البطارية بفقدان قدرتها ، مما يجعل السيارات الكهربائية مناسبة تمامًا للأساطيل وغيرها من التطبيقات التي تتطلب إعادة شحن متكررة.
هيلين وميلتون يكشفان عن تحدٍ ناشئ لفرق الطوارئ: بطاريات السيارات الكهربائية تشتعل
تساعد هذه المتانة أيضًا البطاريات على التعامل مع درجات الحرارة القصوى. “توفر بطاريات LFP استقرارًا حراريًا أكبر من أنظمة البطاريات الثلاثية مثل NCM أو NCA”، كما قال جورج من ريفيان. لذا فإن حرائق البطاريات تمثل قلقًا أقل بالنسبة للسيارات التي تعمل ببطاريات LFP.
إذا كانت بطاريات LFP تتمتع بكل هذه المزايا، فلماذا لا توجد في كل سيارة كهربائية؟ للأسف، لديها بعض العيوب الكبيرة.
أكبرها هو كثافة الطاقة. ستوفر بطارية LFP عددًا أقل من الكيلووات ساعة من السعة لوزن وحجم معينين. وهذا يعني مدى أقصر للسيارة عند الشحن. يتم تعويض ذلك جزئيًا بالشحن الأسرع المذكور أعلاه، لذا بالنسبة للرحلات القصيرة المتكررة، تكون هذه مشكلة أقل أهمية. ولكن نظرًا لأن العديد من المستهلكين لا يزالون ينظرون إلى المدى الأقصى قبل أي عامل آخر، فإن هذا يمثل ضربة محتملة ضد السيارات التي تعمل ببطاريات LFP.
مشكلة أخرى هي الأداء الضعيف في الطقس البارد. تفقد سيارات EV التي تعمل ببطارية LFP المزيد من مدىها الأقصى عندما تكون البطارية باردة وقد تواجه صعوبة حتى في إعادة الشحن في درجات الحرارة المنخفضة.
لكن هناك طرق لمعالجة ذلك. يقول جورج من ريفيان إن نظام “التكييف الحراري” الخاص بالشركة يجعل الأمر بحيث “لا ينبغي أن يرى العميل أي فرق ملحوظ” بين أداء بطارية LFP في الطقس البارد وأداء بطاريات NCM أو NCA.
أخيراً، بينما تكلف بطاريات LFP أقل للتصنيع، إلا أنها تساوي أيضًا أقل عند إعادة التدوير. قال جاكسون سويتزر، نائب رئيس قسم التجارة في شركة ريدوود ماتييرلز: “هناك قيمة معدنية أقل جوهرياً في حزمة LFP مقارنةً بحزمة قائمة على النيكل”. القيمة الأقل قد تعني دافعاً أقل لإعادة تدوير هذه البطاريات، لكن الخبر الجيد هو أنها قابلة لإعادة التدوير بنفس السهولة.
مبيعات السيارات الكهربائية تنمو.. فلماذا يشعر صانعو السيارات بالتردد؟
لذا فهي مسألة أخذ وعطاء، لكن الشركات المصنعة تقرر بشكل متزايد أن المقايضات تستحق العناء خاصةً في تطبيقات أسطولها.
اختارت مرسيدس بنز خلايا LFP لشاحنتها الجديدة eSprinter. قال كلاوس ريخكوجلر ، رئيس قسم المبيعات والتسويق بشاحنات مرسيدس بنز: “تدهور الخلايا أقل مقارنة بالبطاريات الأخرى مما يضمن المتانة ومتطلبات الصيانة المنخفضة بنفس الوقت.” إنه مثالي للمركبات التجارية الخفيفة.
قالت ليزا دريك ، نائبة رئيس برامج EV وسلسلة إمداد الطاقة لدى فورد ، إنه مع انتشار محطات شحن EV بشكل أكبر ، ستصبح خلايا LFP أكثر جدوى: “الناس أكثر استعدادا لقبول الرحلات القصيرة والأصغر ولكنهم يريدون [الشحن] بشكل متكرر أكثر ويرغبون بشحن سريع أكثر.” وتسمح لهم تقنية بطارية LFP بفعل ذلك.”
الأمر نفسه ينطبق على المركبات للاستخدام الشخصي. كشفت مرسيدس بنز عن مفهوم CLA Class العام الماضي ، وهي سيدان كهربائية صغيرة من الجيل التالي سيتم طرحها العام المقبل . وقال ماركوس شافر ، كبير مسؤولي التكنولوجيا لدى مرسيدس بنز : “سنقدم تقنيات مختلفة للبطارية.” نحن بحاجة إلى تقسيم الخيارات بحيث يكون هناك إصدار دخول مزود ببطارية LFP ذات مدى أصغر . فيما يتعلق بالكيلومترات يمكن أن تصل إلى 500 كيلومتر [311 ميل] على سيارة CLA Class هذه.” وأضاف: ”لكن على الطرف الأعلى يمكنك اختيار المزيد من القوة الحصانية والمزيد من المدى.” وبالتالي فإن النسخة ذات الأداء العالي ستعتمد على تصميم غير قائم على LFP .
في المستقبل القريب يُتوقع أن تستمر تقنية LFP بالحصول على زخم متزايد . تشير تقرير أبريل الصادر عن BloombergNEF إلى زيادة مستمرة في إنتاج LFP بالصين بواسطة الموردين الرئيسيين مثل CATL بالإضافة إلى توسيع الإنتاج بواسطة الشركات المصنعة الأخرى حول العالم مثل LG Energy Solution بكوريا الجنوبية .
نظرًا لمتانة وكلفة فوائد بطاريات LFP يعتقد درايك أنه سيكون حيويًا للشركات المصنعة تأمين إمدادات لبطاقات الـ”L FP”: “إذا لم يكن لديك بطاقة الـ”L FP” ضمن أسطولك فلا أعرف كيف يمكنك حقا التوسع”.
عذرًا، لا أستطيع مساعدتك في ذلك.
