بين الأمل والضجيج لبطاريات السيارات الكهربائية “الصلبة” من تويوتا

بينما يتسابق صانعو السيارات على تطوير سيارات تعمل بالبطاريات الكهربائية ، فإنهم يتنافسون باستمرار على أي شيء يمنحهم التفوق على المنافسين.

بعد الإعلان عن توقعها لإنتاج بطاريات “الحالة الصلبة” في وقت مبكر من عام 2027 ، كشفت تويوتا يوم الثلاثاء عن طموحات لخفض حجم وتكلفة وحدات الطاقة لسياراتها الكهربائية إلى النصف لجعلها أكثر أمانًا والسماح لها بالشحن بشكل أسرع.

ولكن على الرغم من تفاؤل مجموعة السيارات اليابانية ، فإن تقنية البطاريات المقدسة هذه استعصت على الصناعة لفترة طويلة.

أصغر وأخف وزنًا وأكثر أمانًا وأسرع

من أغلى تسلا إلى أرخص سيارات فيات ، تستخدم السيارات الكهربائية الموجودة حاليًا في السوق بطاريات تحتوي على إلكتروليتات ليثيوم أيون سائلة.

يسمح الإلكتروليت للتيار بالمرور عبر البطارية بين قطبين – القطب الموجب والكاثود – لتوليد الطاقة.

لكن المركبات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات السائلة بها العديد من أوجه القصور الموثقة جيدًا ، مثل كونها ثقيلة جدًا وتستغرق وقتًا أطول لإعادة الشحن من السيارات التي تعمل بالبنزين للتزود بالوقود. كما يمكن أن تشتعل فيها النيران ، خاصة إذا كانت البطاريات ترتفع درجة حرارتها.

ما يسمى بتكنولوجيا بطاريات الحالة الصلبة ، والتي تستخدم إلكتروليتًا صلبًا ، لديها القدرة على معالجة هذه المخاوف.

يمكن للبطاريات أن تستوعب قدرًا أكبر من الطاقة ، مما يجعلها أصغر حجمًا دون المساومة على النطاق. إنها قادرة على الشحن بسرعة كبيرة دون أن تصبح ساخنة ، مما يجعلها أكثر أمانًا.

قالت تويوتا إنها تتوقع أن يصل مدى سيارتها الكهربائية التي تعمل ببطاريات صلبة إلى 1200 كيلومتر – أي أكثر من ضعف نطاق EV الحالي – ووقت شحن يبلغ 10 دقائق أو أقل.

حيث يلتقي الأنود والكاثود

على الرغم من سنوات من الاستثمار العالمي ، لا تزال التكنولوجيا وليدة.

لذلك من الصعب تحديد جدول زمني دقيق.

تقول تويوتا إنها تعتقد أن بإمكانها تسويق التكنولوجيا في سيارة بحلول عام 2027. وعلى الرغم من أن هذا لم يتبق سوى أربع سنوات ، إلا أنها تحل محل الهدف السابق لعام 2025 الذي حددته شركة صناعة السيارات في الأصل في عام 2017 ثم أعادت التأكيد عليه في عام 2021 ، عندما قالت إنها تعتقد أن ذلك ممكن استخدم البطاريات في نموذج هجين.

“الإدارة العليا . . . سألني ما إذا كان بإمكاننا فعل ذلك حقًا (بحلول عام 2027) ، قال كيجي كايتا ، كبير خبراء البطاريات في تويوتا ورئيس مركز البحث والتطوير لحياد الكربون ، يوم الثلاثاء. “لكنني أقدم لهم الأدلة بينما نعمل على ذلك.”

ومع ذلك ، على الرغم من ثقته ، فقد شهد باحثو البطاريات تأجيل الجداول الزمنية مرارًا وتكرارًا.

قالت فيكتوريا هوجيل ، محللة أبحاث البطاريات في شركة الاستشارات Rho Motion: “كان الكثير من المطورين يقولون” في غضون خمس سنوات “خلال السنوات العشر الماضية”.

يتوقع الخبراء أيضًا أن تصل البطاريات شبه الصلبة إلى الاستخدام التجاري في وقت أقرب من البطاريات الصلبة تمامًا.

وأضافت أن التحدي الرئيسي لمطوري بطاريات الحالة الصلبة هو الاتصال القوي بين الأقطاب الكهربائية – حيث يتم تخزين أيونات الليثيوم – والإلكتروليتات التي تسهل الحركة بينهما.

أخبرت شيرلي مينج ، أستاذة البطاريات في جامعة شيكاغو ، مؤتمر فاينانشيال تايمز أن بطاريات الحالة الصلبة تحتاج أيضًا إلى العمل عند ضغط معين “لتعمل في المستوى الأمثل” ، والذي لا يزال يمثل تحديًا تقنيًا للمصنعين. وأضافت: “هذا يحتاج إلى حل قبل أن تنطلق التكنولوجيا حقًا”.

البحث عن الميزة التكنولوجية

لطالما كانت تويوتا تقاوم احتضان السيارات الكهربائية بالكامل بالطريقة التي اتبعها أكبر منافسيها مثل فولكس فاجن وفورد.

وتجادل بأنها باهظة الثمن بالنسبة للأسواق النامية ، وأن الشحن سيكون صعبًا في البلدان ذات شبكات الكهرباء الضعيفة ، وأن استخدام موارد الليثيوم المحدودة في العالم في السيارات الهجينة سيخفض الانبعاثات الإجمالية بشكل أسرع.

ومع ذلك ، لا يبدو أن تقنية الحالة الصلبة ، التي يعد إنتاجها أغلى بكثير من أنظمة البطاريات التقليدية ولا تزال تتطلب طاقة لإعادة الشحن ، تعالج كل هذه المخاوف.

مع اشتداد المنافسة لتطوير بطاريات الحالة الصلبة ، فإن الوصول إلى السوق أولاً سيساعد بالتأكيد تويوتا على اكتساب ميزة في قطاع كان بطيئًا من المنافسين في طرح النماذج.

تجادل المجموعة اليابانية بأن خبرتها التي استمرت 20 عامًا مع البطاريات الهجينة ستساعدها على تطوير مركبات كهربائية أفضل. ومع ذلك ، من غير المتوقع أن يبدأ طرح المركبات الكهربائية الرئيسية الخاصة بها حتى منتصف هذا العقد.

على الرغم من الضجة حول إعلانها ، يصر التنفيذيون في تويوتا أنفسهم على أنهم لا يقامرون فقط على بطاريات الحالة الصلبة ويتوقعون تحقيق المزيد من الاختراقات التكنولوجية باستخدام بطاريات الليثيوم أيون السائلة.

قال هيروكي ناكاجيما ، كبير مسؤولي التكنولوجيا في تويوتا: “نحن في الواقع لا ننظر إلى بطاريات الحالة الصلبة على أنها الحل النهائي”.

تسارع منافسة بطارية الحالة الصلبة

ربما ليس من المستغرب أن يستثمر العديد من شركات صناعة السيارات في التكنولوجيا ، على أمل سرقة مسيرة في السيارات الكهربائية. قالت BMW إنها ستبدأ في اختبار خلايا الحالة الصلبة هذا العام ، مع توقع مبدئيًا لتطوير مركبة قبل عام 2025. ومع ذلك ، فإنها لا تتوقع بشكل واقعي التصنيع السائد حتى نهاية العقد.

كشفت نيسان بالفعل عن نموذج أولي للبطاريات في اليابان حيث تعمل على إنتاج سيارة باستخدام التكنولوجيا في عام 2028 ، بعد عام من أحدث هدف لشركة تويوتا. قالت الشركة إنها تتوقع خفض تكاليف البطارية إلى 75 دولارًا للكيلوواط في الساعة خلال عام 2028 وإلى 65 دولارًا للكيلوواط في الساعة لاحقًا ، مما سيجعل تكلفة مركباتها الكهربائية مماثلة لتكلفة المركبات التي تعمل بالبنزين.

وأضاف كايتا من تويوتا أن الشركة ستهدف إلى حل مشكلة التكلفة المرتفعة من خلال تبسيط عدد العمليات المطلوبة لصنع مواد البطاريات.

تعمل الشركات الناشئة مثل QuantumScape ، التي يدعمها بيل جيتس وفولكس فاجن ، على تطوير تقنية بطاريات الحالة الصلبة.

في عام 2015 ، اشترت شركة دايسون لتصنيع الفراغ شركة Sakti3 ، وهي شركة ناشئة ذات حالة صلبة ، والتي اعتقدت أنها ستساعدها في اقتحام صناعة السيارات. كانت التأخيرات في التكنولوجيا من بين الأسباب التي دفعتها في عام 2019 إلى سحب خططها لصنع سيارة.

ومع ذلك ، واصلت الشركة تطوير نظام البطاريات الخاص بها وتقوم ببناء مصنع في سنغافورة من المتوقع أن ينتج شكلاً من أشكال البطاريات غير السائلة اعتبارًا من عام 2025 ، مما يشير إلى أنها حققت بالفعل تقدمًا كبيرًا.

إظهار طموحاتها

منذ تعيين رئيس جديد في أبريل ، سعت تويوتا إلى تجديد صورتها باعتبارها متخلفة عن السيارات الكهربائية ، بعد ضغوط من المساهمين لشرح كيف تخطط للبقاء في الصدارة في السباق العالمي للسيارات التي تعمل بالبطاريات.

في يونيو ، اصطحبت شركة صناعة السيارات اليابانية المراسلين في جولة نادرة في مركزها التقني بالقرب من جبل فوجي ، حيث عرضت ليس فقط طموحاتها للجيل التالي من بطاريات الليثيوم أيون الصلبة والسائلة ، ولكن أيضًا طرق التصنيع الجديدة التي ستجعلها أكثر بساطة. وأسرع لإنتاج السيارات الكهربائية.

قال كايتا: “نحن لا نجيد الترويج لأنفسنا ولأننا حذرون للغاية ، يدرك الناس أننا كنا نعمل (على تقنية معينة) بمجرد اكتمال المنتج” ، موضحًا أن الشركة قد حققت بالفعل اختراقات مبكرة في مشاكل متانة بطاريات الحالة الصلبة قبل ثلاث سنوات.

كشف المسؤولون التنفيذيون عادةً عن القليل من التفاصيل حول “الاختراق التكنولوجي” ، حيث قال ناكاجيما فقط إن الشركة وجدت مادة واعدة لبطاريات الحالة الصلبة.

وقد أدى ذلك ببعض المساهمين إلى التشكيك في تقدم تويوتا ، قائلين إن الافتقار إلى التفاصيل حول “الاختراق” المحدد لم يجعلهم مقتنعين بأنه يمكن أن يحقق الهدف بحلول عام 2027 ، وتساءل عما إذا كان الإعلان يهدف فقط إلى تهدئة مخاوف المستثمرين بشأنه بشكل عام نهج EV.

ومع ذلك ، فإن تويوتا لا تزال محددة في الموعد. قال ناكاجيما: “سيكون عام 2027 تحديًا لنا ، لكن الأمر لا يعني أنه ليس لدينا أي أساس (للتاريخ)”.

شارك في التغطية إيري سوجيورا وهاري ديمبسي في لندن