مستقبل السيارات القادم في بطاريات الليثيوم

December 26, 2020
7 Min
مقالات

العرفان نيوز - يتجه العالم إلى السيارات الكهربائية للحد من تغير المناخ مما يجعل تحديد المتطلبات المستقبلية لمواد البطاريات الرئيسية أمرًا مهم.

#سيارات_كهربائية #بطاريات #تكنولوجيا #العرفان_نيوز

العرفان نيوز - يتجه العالم إلى السيارات الكهربائية للحد من تغير المناخ مما يجعل تحديد المتطلبات المستقبلية لمواد البطاريات الرئيسية أمرًا مهم.
وفي تقرير جديد ، أظهر كل من  تشينج يان و بيرنهارد ستوبنج  وفريق بحثي في جامعة Leiden بهولندا ومختبر Argonne الوطني في الولايات المتحدة كيف أن الطلب على مواد البطاريات يتجه إلى الليثيوم والنيكل والكوبالت وأكسيد المنغنيز و الذي سيزداد بعدة عوامل من عام 2020 إلى 2050. نتيجة لذلك ، ستتطلب سلاسل التوريد الخاصة بالليثيوم والكوبالت والنيكل توسعًا كبيرًا وربما اكتشاف موارد إضافية. ومع ذلك ، فإن أوجه عدم اليقين كبيرة فيما يتعلق بتطور أساطيل المركبات الكهربائية وقدرات البطارية لكل مركبة. في حين أن إعادة التدوير ذات الحلقة المغلقة تلعب دورًا ثانويًا ولكنه مهم جدا لتقليل الطلب على المواد الأولية حتى عام 2050 ، و يجب على الباحثين تطبيق استراتيجيات إعادة التدوير المتقدمة لمعالجة البطاريات المنتهية الصلاحية اقتصاديًا. تم نشر هذا التقرير في Nature Communications Materials.
و في الحديث عن تطور المركبات الكهربائية فإن لهذه المركبات تأثير مناخي أقل مقارنة بالمركبات ذات محركات الاحتراق الداخلي والتي أدت إلى زيادة هائلة في الطلب ، حيث نمت الأساطيل العالمية من بضعة آلاف من مجرد عقد مضى إلى 7.5 مليون في عام ،ومع ذلك، لا يزال متوسط السوق العالمي للمركبات محدودًا ، في حين أن المتوقع من النمو المستقبلي هو تقزيم النمو السابق في الأرقام. بطاريات الليثيوم أيون هي التكنولوجيا السائدة حاليًا للسيارات الكهربائية ، والتي تحتوي على الليثيوم والكوبالت والنيكل في الكاثود ، مع الجرافيت في الأنود ، جنبًا إلى جنب مع الألومنيوم والنحاس في المكونات الأخرى. و تتقدم تقنية البطارية حاليًا في الكيمياء الجديدة والمحسّنة. في هذا المجال قامت إحدى الدراسات بمناقشة الطلب العالمي على المواد لبطاريات المركبات الكهربائية الخفيفة من الليثيوم والنيكل والكوبالت إلى الجرافيت والسيليكون ، وربط متطلبات المواد بقدرات الإنتاج الجارية والاحتياطيات المعروفة لمناقشة العوامل الرئيسية لتحسين البطاريات. و سيساعد هذا العمل في الانتقال إلى السيارات الكهربائية من خلال توفير نظرة ثاقبة للطلب المستقبلي على مواد البطاريات ، جنبًا إلى جنب مع العوامل الرئيسية .
و قد توقع الفريق نمو أسطول المركبات الكهربائية بناءً على اثنان من سيناريوهات صدروا عن الوكالة الدولية للطاقة حتى عام 2030. و يتضمن هذا سيناريو السياسات المعلنة والمتعلقة بالسياسات الحكومية الحالية وسيناريو التنمية المستدامة ، المتوافقة مع أهداف اتفاقية باريس المناخية للوصول إلى بيع عالمي بنسبة 30 % للمركبات الكهربائية بحلول عام 2030 و في تحليل لهذا السيناريو يعتقد أن هذه السيناريوهات حتى عام 2050. لتلبية سيناريو السياسات المعلنة ، ستكون هناك حاجة إلى سعة بطارية تبلغ 6 تيراواط ساعة تقريبًا سنويًا بحلول عام 2050. وستعتمد متطلبات المواد على اختيار كيمياء البطاريات المستخدمة مع ثلاثة كيميائيات للبطاريات والتي هي قيد الدراسة حاليًا.
السيناريو الأكثر ترجيحًا سوف يتبع الاتجاه الحالي للاستخدام الواسع النطاق لبطاريات الليثيوم والنيكل والكوبالت والمنغنيز ،المعروفة من الآن فصاعدًا باسم NCX ، حيث يرمز X إلى الألومنيوم أو المنغنيز. وسيؤدي ذلك إلى تطور كيمياء البطاريات بحلول عام 2030. ومن المتوقع أن يتم استخدام فوسفات حديد الليثيوم ، والذي يمكن أن يشكل مادة كاثود لبطارية الليثيوم-أيون بشكل متزايد للسيارات الكهربائية في المستقبل. في حين أن طاقتها النوعية المنخفضة يمكن أن تؤثر على الاقتصاد في استهلاك الوقود ونطاق المركبات الكهربائية ، فإن بطاريات ليثيوم أيرون فوسفات، مفيدة بسبب انخفاض تكاليف الإنتاج ، وتحسين الاستقرار الحراري ودورة حياة أطول. على الرغم من أن استخدام هذه البطاريات شائع حاليًا في مركبات النقل التجارية مثل الحافلات ، إلا أن هناك أيضًا احتمالات لاستخدامها على نطاق واسع في المركبات الكهربائية الخفيفة ، بما في ذلك   Teslas.
قام العلماء بعد ذلك بتقييم الطلب العالمي على بطاريات السيارات الكهربائية ولاحظوا الطلب المتزايد على الليثيوم ليتأثر قليلاً فقط بالكيمياء المحددة للبطارية ، في حين أن كيمياء البطاريات المحددة للنيكل والكوبالت كان لها تأثير أقوى على طلبها . و توقع الفريق زيادة الطلب على بطاريات الليثيوم أيون ، يليها الطلب على النيكل من 2020 إلى 2050. وبهذه الطريقة ، توقعوا الطلب التراكمي من 2020 إلى 2050 ليتراوح من 7.3 إلى 18.3 مليون طن .
وقد تم إظهار المواد الموجودة في البطاريات المنتهية الصلاحية بمرور الوقت ومناقشة كيف أن استعادتها سيساعد في تقليل إنتاج المواد الأولية. تشمل طرق إعادة التدوير التجارية الحالية لبطاريات السيارات الكهربائية المعالجة المعدنية الحرارية والمعالجة المعدنية المائية.

تأليف: ثاماراسي جيواندارا

ترجمة: سعاد إرشيد

المصدر: تيكسبلور

ADD - x200px

ADD - x200px

ابقى على تواصل

احصل على الاخبار العاجلة مباشرة على Whatsapp الخاص بك
Thank you! Your submission has been received!
Oops! Something went wrong while submitting the form.