تحول الليثيوم من مجرد معدن يُستخدم في صناعات محدودة كالسيراميك والأدوية إلى أحد المعادن الأساسية الأكثر طلبًا خلال العقود القليلة الماضية، تخطط شركة ألبيمارل، الرائدة عالميًا في تعدين الليثيوم والتي تقود ثورة الليثيوم في الولايات المتحدة، لزيادة طاقتها الإنتاجية إلى 500 ألف طن سنويًا بحلول عام 2030، بالرغم من ذلك، تشير التوقعات إلى أن هذا التوسع قد لا يفي بالطلب المرتقب في السنوات القادمة، مع تحذيرات متزايدة من إمكانية مواجهة نقص عالمي في الليثيوم بحلول عام 2025.
واقع تكنولوجيا البطاريات والابتكارات
رغم أن البحوث المتقدمة في مجال تكنولوجيا البطاريات تبشر بتطورات مهمة، إلا أن هناك نسبة ضئيلة من هذه الابتكارات التي تجد طريقها إلى السوق كمنتجات تجارية قابلة للاستخدام الواسع، سواء في الأجهزة الإلكترونية المحمولة أو في صناعة السيارات الكهربائية، لكن الآفاق تبدو مختلفة الآن مع بزوغ نجم بطاريات الصوديوم أيون، التي تقف على أعتاب العالم التقني كحل واعد قد يعيد تشكيل معادلة تكنولوجيا البطاريات، تلك البطاريات بخصائصها المتفوقة وتكلفتها الأقل قد تساهم قريبًا في سد الفجوة بين الأبحاث العلمية والتطبيقات العملية، مما يؤدي إلى انتقال هذه التقنية من المختبرات إلى حيز الاستخدام اليومي، وقد يكون لها دور رئيسي في تسريع وتيرة التحول إلى الطاقة المتجددة ودعم الاستدامة في النظم الإلكترونية المستقبلية.
صعود بطاريات الصوديوم أيون
قد تأتي التغيير الكبير في قطاع البطاريات من بطاريات الصوديوم أيون، التي تقدم بديلًا أكثر أمانًا ومتانة وكفاءة من حيث التكلفة مقارنة ببطاريات الليثيوم أيون التقليدية، وعلى الرغم من أنها لم تحظ بنفس الاهتمام الذي حظيت به بطاريات الليثيوم، فإن بطاريات الصوديوم أيون قد تُمثل معلمًا تكنولوجيًا كبيرًا في تحقيق إمداد مستدام بالطاقة الكهربائية في المستقبل القريب.
تُصنع بطاريات الصوديوم أيون بنفس عمليات الإنتاج الصناعية المستخدمة في بطاريات الليثيوم أيون، في هذه البطاريات، تحل أيونات الصوديوم محل أيونات الليثيوم في الكاثود، ويُستبدل ملح الليثيوم في الإلكتروليت بأملاح الصوديوم، ليست بطاريات الصوديوم أيون فكرة جديدة، ولكن فكرة توسيع نطاق استخدامها بدأت تكتسب زخمًا فقط في السنوات الأخيرة، الصوديوم أكثر وفرة من الليثيوم، مما يجعله أقل تكلفة وأسهل في الوصول، وأقل تعرضًا للتوترات الجيوسياسية.
تطوير بطاريات الصوديوم أيون
تشارك بطاريات الصوديوم أيون العديد من خصائص التصميم مع نظيراتها من بطاريات الليثيوم أيون، ما يمكّن من إنتاجها باستخدام الطرق الصناعية نفسها المتبعة، في بطاريات الصوديوم أيون، تستبدل أيونات الصوديوم الأيونات المعتمدة في الليثيوم، مما ينتج عنه مورد يتسم بالوفرة والتكلفة المنخفضة وسهولة الحصول عليه، مما يجعلها خيارًا جذابًا وعمليًا في سوق تخزين الطاقة.
حلاً اقتصاديًا للطاقة
الفارق في السعر أيضًا بارز؛ حيث تبلغ تكلفة كربونات الصوديوم حوالي 286 دولارًا للطن المتري، بينما يبلغ سعر كربونات الليثيوم المستخدمة في البطاريات حوالي 20،494 دولارًا للطن المتري، قام باحثون في جامعة طوكيو بتطوير كاثود عالية السعة لبطاريات الصوديوم أيون باستخدام كربون صلب نانوي مهيكل، مما أسفر عن تحقيق كثافة طاقة تبلغ 312 وات في الساعة للكيلوغرام – ضعف كثافة طاقة بطاريات الليثيوم الحديد الفوسفات.
تستطيع بطاريات الصوديوم أيون العمل عبر نطاق درجات حرارة أوسع، وبدأ استخدامها بالفعل في بعض التطبيقات مثل تخزين الطاقة الثابتة في أستراليا، إذا تمت طعنها، فإن خلية الصوديوم أيون المشحونة بالكامل لا تشتعل كما قد تحدث مع بطاريات الليثيوم أيون، في وقت سابق هذا العام، كشفت شركة فولكس فاجن وشركة JAC عن أول سيارة سيدان كهربائية تعمل ببطارية صوديوم أيون، متفاخرة بسرعات شحن سريعة وأداء أفضل في درجات الحرارة المنخفضة.
ثورة في سوق البطاريات
الشركات الناشئة تستخدم بالفعل مواد شائعة مثل بروسيا الزرقاء لإنشاء كاثودات لبطاريات الصوديوم أيون، مع تفاخرها بقدرة تصل إلى 100،000 دورة شحن وتفريغ وقابلية للشحن الكامل في 15 دقيقة أو أقل، الشركات مثل Natron Energy، بالشراكة مع Clarios International، تستعد لإنتاج بطاريات الصوديوم أيون على نطاق واسع، مما قد يؤدي إلى إنشاء أكبر مصنع لبطاريات الصوديوم أيون في العالم.
التوقعات المستقبلية لبطاريات الصوديوم أيون
بحلول عام 2030، من المتوقع أن تصل القدرة الإنتاجية العالمية لخلايا الصوديوم أيون إلى 186 جيجاواط ساعة سنويًا، وهو جزء صغير من القدرة المتوقعة لخلايا الليثيوم أيون، قد لا تحل بطاريات الصوديوم أيون محل بطاريات الليثيوم قريبًا، ولكنها تصبح بديلاً أكثر جاذبية لمنتجات متنوعة، وربما تصبح الحلا الأمثل على المدى البعيد.
تليجرام فيسبوك الاتصال بنا من نحن الخصوصية فريق العمل حقوق الملكية EN