رقابت جهانی برای ساخت باتریهای بهتر برای خودروهای الکتریکی هدف جدیدی پیدا کرده است. شرکت فناوری آمپرکس (Contemporary Amperex Technology Co. Limited) که با نام CATL شناخته میشود، از یک تغییر بزرگ در برنامههای تحقیقاتی بلندمدت خود خبر داد. این تولیدکننده چینی باتری، اکنون تمرکز خود را روی فناوری «لیتیوم-هوا» (Lithium-air) معطوف کرده است؛ فناوری خاصی که حداکثر چگالی انرژی تئوری آن با چگالی انرژی بنزین برابری میکند.
این خبر توسط «وو کای» (Wu Kai)، دانشمند ارشد CATL، در جریان «مجمع تامین انرژی کشور ۲۰۲۶» اعلام شد. وو که عضو آکادمی مهندسی چین نیز هست، استراتژی این شرکت را برای نخستین بار به صورت عمومی به اشتراک گذاشت و مشخص کرد که این غول تولیدکننده باتری، مرحله بعدی رقابت در بازار جهانی را در کجا میبیند.
باتریهای استاندارد لیتیوم-یونی در خودروهای برقی از ترکیبات فلزات سنگین استفاده میکنند. این ترکیبات معمولاً حاوی نیکل، کبالت و منگنز هستند تا یونهای لیتیوم را نگه دارند. در طراحیهای لیتیوم-هوا، این مواد سنگین حذف میشوند. در عوض، آنها از یک آند فلز لیتیوم استفاده میکنند و اکسیژن را به طور مستقیم از هوای اطراف میگیرند تا به عنوان واکنشدهنده کاتد عمل کند. از آنجاییکه این باتریها اکسیژن را از محیط جذب میکنند، پژوهشگران آنها را «باتریهای تنفسی» مینامند. این ساختار هم وزن کل و هم پیچیدگی داخلی سلولهای باتری را کاهش میدهد.
محاسبات ریاضی پشت این فناوری توضیح میدهد که چرا تولیدکنندگان باتری به آن علاقهمند هستند. حد تئوری چگالی انرژی برای سیستمهای لیتیوم-هوا ۱۲,۰۰۰ واتساعت بر کیلوگرم (12,000 Wh/kg) است. بنزین تقریباً در سطح ۱۳,۰۰۰ واتساعت بر کیلوگرم قرار دارد و نمونههای اولیه باتریهای مدرن آزمایشگاهی به بیش از ۱,۲۰۰ واتساعت بر کیلوگرم رسیدهاند. این رقم آخر، چهار برابر بیشتر از ظرفیت ۲۵۰ تا ۲۷۰ واتساعت بر کیلوگرمی است که امروزه در خودروهای الکتریکی معمولی یافت میشود. این میزان همچنین بیش از دو برابر هدف ۵۰۰ واتساعت بر کیلوگرمی است که از باتریهای حالت جامد آینده انتظار میرود.
اگر شرکتهای تولیدی بتوانند این قطعات را با موفقیت به تولید انبوه برسانند، مسافت قابلپیمایش استاندارد خودروهای الکتریکی به شکل چشمگیری تغییر خواهد کرد. در آن صورت، خودروهایی با برد رانندگی بیش از ۱,۶۰۰ کیلومتر با یکبار شارژ میتوانند به یک امر عادی تبدیل شوند. این دستاورد بهطور موثری نگرانیهای مربوط به مسافت رانندگی را که بسیاری از خریداران را از خودروهای برقی دور نگه میدارد، حل خواهد کرد.
دانشمندان برای اولین بار در دهه ۱۹۷۰ به ایده لیتیوم-هوا فکر کردند، اما مشکلات مهندسی مانع از آن شد که شرکتها برای چندین دهه از این فناوری در وسایل نقلیه واقعی استفاده کنند. این قطعات به شدت به رطوبت و دیاکسید کربن موجود در هوا حساس هستند. نمونههای اولیه نیز از پایداری ضعیف کاتالیزور و طول عمر کوتاه رنج میبردند. اما پیشرفتهای زیادی حاصل شده و پروژههای دانشگاهی اخیر شروع به حل این مشکلات کردهاند.
یک پروژه مشترک توسط دانشگاه ایلینوی شیکاگو، آزمایشگاه ملی آرگون و دانشگاه ایالتی کالیفرنیا در نورتریج، یک باتری لیتیوم-هوا عملیاتی را در سال ۲۰۲۴ به نمایش گذاشت. آن نمونه اولیه موفق شد بیش از ۷۰۰ چرخه شارژ را در محیطی که شبیهساز هوای طبیعی بود، دوام بیاورد. تا سال ۲۰۲۵، آزمایشگاه ملی آرگون با مؤسسه فناوری ایلینوی برای ساخت یک نمونه اولیه جدید همکاری کرد. این واحد به سطح چگالی انرژی ۱,۲۰۰ واتساعت بر کیلوگرم دست یافت و ۱,۰۰۰ چرخه شارژ را در دمای استاندارد اتاق تحمل کرد. با این حال کارشناسان انتظار ندارند این طراحی خاص تا پس از سال ۲۰۳۰ برای وسایل نقلیه واقعی آماده شود.
شرکت CATL سابقهای طولانی در تبدیل مفاهیم شیمیایی جایگزین به محصولات واقعی دارد. این شرکت در سال ۲۰۲۰ یک طراحی باتری سدیم-یونی را معرفی کرد و اکنون آن باتریها در مرحله تولید انبوه هستند و خودروسازان آنها را روی چندین مدل خودروی جدید نصب میکنند. این مدلها شامل GAC Aion UT و Changan Oshan 520 میشوند. سایر برندهای خودروسازی مانند جیلی، چری و فاو (FAW) نیز از این پکیجهای سدیم-یونی برای کاهش قیمت خودروهای الکتریکی کوچکتر استفاده میکنند.
اعلامیه جدید لیتیوم-هوا نشان میدهد که این شرکت چگونه قصد دارد جدول زمانی خود را به سه بخش مجزا تقسیم کند. برنامه کوتاهمدت، تأمین نیازهای فعلی بازار با استفاده از طراحیهای موجود و بالغ باتری است. در میانمدت، CATL با عرضه پکیجهای حالت جامد، تجربه رانندگی با خودروهای برقی لوکس و ردهبالا را بهبود خواهد بخشید. برنامه بلندمدت نیز تماماً حول محور به حداکثر رساندن قابلیتهای ذخیرهسازی انرژی از طریق تجاریسازی فناوری لیتیوم-هوا میچرخد.
با شروع این تحقیقات بلندمدت، ترازوی تجارت به نفع این تولیدکننده چینی سنگینی میکند. CATL بزرگترین سهم بازار را در جهان برای هر دو بخش باتریهای خودرویی و سیستمهای ذخیرهسازی انرژی ثابت در اختیار دارد. در بخش خودرو، این شرکت سهم بازار ۴۷.۰ درصدی را در آوریل ۲۰۲۶ به دست آورد. در بخش ذخیرهسازی انرژی نیز، این شرکت ۱۲۱ گیگاواتساعت (GWh) باتری ذخیرهسازی را در طول سال ۲۰۲۵ به فروش رساند. این حجم از فروش، سهم بازار جهانی ۳۰.۴ درصدی را به آنها اختصاص داد و جایگاه نخست جهانی را برای پنج سال متوالی برای آنها حفظ کرد.
منبع: Arenaev
