بطاريات الصوديوم تتفوق في تكلفتها على «الليثيوم أيون».. هل هي المستقبل؟

السعي وراء القطع سهلة التصنيع في السيارت هو هدف أساسي لدى شركات التصنيع، وطالما تبحث عن الأفضل والأكثر توفيرًا للمال، لذا بدأت الأعين تتجه نحو فكرة بطاريات أيون الصوديوم كبديل للبطاريات الليثيوم أيون شائعة الاستخدام في الوقت الحالي، إذ تحاول الصين الفوز بالأسبقية في استعمال تلك البطاريات الجديدة، وفي حالة نجحت في خطتها سيؤدي ذلك اعتماد واسع النطاق على بطاريات الصوديوم في الأسواق العالمية.
وكشفت شركة تكنولوجيا Amperex الصينية، أكبر مصنع للبطاريات في العالم، حسب وكالة الأنباء «بلومبيرج»، الستار عن أحدث منتجاتها في يوليو الماضي، وهي بطارية أيون الصوديوم، وبعد مرور شهر، قالت وزارة الصناعة وتكنولوجيا المعلومات الصينية إنها ستقود تطوير وتسويق هذا النوع من حزم الطاقة، مما يوفر بديلًا أرخص وأسرع شحنًا وآمنًا مقارنة بالبطاريات المتاحة بالأسواق.
ولا تعد بطاريات الصوديوم ابتكار جديد في عالم السيارات، بل كان يجري بحثها في السبعينيات، لكن أسباب الإنتباه إليها في الوقت الراهن وتركيز صُناع السيارات والبطاريات عليها هو رغبتهم المُلحة في خفض التكاليف. وعلى الرغم من أن بطاريات الليثيوم أيون كانت واحدة من أعظم الاختراعات في مجال تخزين الطاقة، إلا أنها تواجه بشكل متزايد مشكلات من بينها التكلفة وعدم توافر المواد والسلامة، مع توقف مجال تطوير «الليثيوم أيون» حاليًا وتعد تلك أيضًا عقبة في وجهها.
في المقابل، يبلغ محتوى الصوديوم في احتياطيات الأرض حوالي 2.5٪ إلى 3٪، أو 300 مرة أكثر من الليثيوم ويتم توزيعه بالتساوي، وفقًا لمحللي شركة الاستثمار الأمريكي والخدمات المالية «جيفريز جروب»، هذا يعني أن لديها ميزة كبيرة من حيث التكلفة، قد تكلف حزم الطاقة هذه ما يقرب من 30٪ إلى 50٪ أقل من أرخص بطاريات السيارات الكهربائية المتاحة حاليًا. كما أنه رغم تمتع بطاريات أيون الصوديوم حاليًا بكثافة طاقة أقل نسبيًا، إلا أنها تعمل بشكل أفضل في درجات حرارة منخفضة ولديها عمر أطول، مما يجعلها استثمارًا أفضل على المدى الطويل.
من الناحية النظرية، من المتوقع أن يكون أحدث منتج من تلك البطاريات الجديدة -الذي ستطلقه الشركة الصينية- يتميز بكثافة طاقة تبلغ 160 وات/ساعة لكل كيلوجرام وسوف يستغرق 15 دقيقة للوصول إلى 80٪ من شحنته، هذا يجعلها تتساوى مع البطاريات الموجودة حاليًا في السوق، والتي تتراوح من 140 واط/ كجم..
وصرحت الشركة التكنولوجية الصينية أنها ستمتلك سلسلة توريد بحلول عام 2023، لصناعة أيون الصوديوم بشكل أكثر اتساعًا، كذلك هناك شركات أخرى مثل الشركة الصينية HiNa Battery Technology Co لديها بالفعل مشاريع قيد التنفيذ بشأن تلك البطاريات الجديدة. هنا ستحتاج بطاريات أيون الصوديوم إلى إثبات كفائتها بمفردها دون الاعتماد على وجود بديل وهي بطاريات الليثيوم أيون، ومع تكلفتها الأقل وجودتها سيتحرك السوق نحوها بسرعة، حسب وكالة الأنباء.
وفي نهاية المطاف، تعني القدرة على طرح خيارات أرخص وأكثر أمانًا في السوق إمكانية وصول المستهلكين والدول ذات الموارد المحدودة إليها واستعمالها على نطاق واسع، وأشارت وكالة الأنباء إلى أن دول مثل الهند وجنوب إفريقيا تتنافس للإنضمام إلى صناعة السيارات الكهربائية بخطط كبيرة وطموحة لتقليل التلوث البيئي والانبعاثات، ومع ذلك، ليس لديهم الموارد لا المالية ولا المواد الخام لصناعتها، لذلك عبر توفير خيارات مثل بطارية أيون الصوديوم ستفتح طريقًا للانطلاق نحو سيارات الكهرباء وإحراز تقدم في أهدافهم المتعلقة بحماية البيئة.
يذكر أن باحثون في جامعة ولاية واشنطن والمختبر الوطنى شمال غرب المحيط الهادى طوروا بطارية تعمل بأيونات الصوديوم، نهاية العام الماضي، بكفاءة تضاهي بطارية أيونات الليثيوم التجارية، ويمثل ذلك حلًا فعالًا لتقليل تكلفة تقنيات البطارية بسبب توفر عنصر الصوديوم وانخفاض تكلفته. وقدمت البطارية التي طورها الباحثون أفضل نتائج لبطارية صوديوم حتى الآن، إذ امتازت بسعتها التي تنافس بطاريات الليثيوم وقابليتها لإعادة الشحن والاحتفاظ بنحو 80% من كفاءتها بعد 1000 دورة شحن.
وقاد البحث يوهى لين، الأستاذ في جامعة ولاية واشنطن، والتي نُشر في دورية «إيه سى إس إنرجى ليترز»، فيما قال الدكتور إيمرى جوياك، مدير قسم تخزين الطاقة في المختبر الوطنى شمال غرب المحيط الهادي، إن البحث الجديد يمثل تطورًا كبيرًا لبطاريات الصوديوم، ويدعم الجهود الرامية لإحلال هذه البطاريات محل بطاريات الليثيوم في تطبيقات عديدة، وتستخدم بطاريات الليثيوم حاليًا في مجالات عديدة، مثل الهواتف والحواسيب والسيارات الكهربائية.
لكن مشكلة البطاريات الليثيوم أيون تكمن في المواد المستخدمة في صناعتها، مثل الكوبالت والليثيوم، وهى مواد نادرة وباهظة الثمن ويوجد أغلبها خارج الولايات المتحدة الأمريكية، وكلما زاد الطلب على المركبات الكهربائية ووحدات تخزين الكهرباء، تزداد تكلفة هذه المواد ويصعب الحصول عليها. فيما تمتاز بطاريات الصوديوم بانخفاض تكلفة الصوديوم المستخدم في صناعتها وتوفره بكثرة في القشرة الأرضية والمحيطات.
ولهذا طور الباحثون قطبًا كهربائيًا متعدد الطبقات مصنوع من أكسيد معدني وسائل إلكتروليتي يتضمن أيونات صوديوم إضافية تتفاعل بصورة أفضل مع القطب الكهربائي وتتحرك باستمرار ما يمنع تراكم البلورات غير النشطة عليه فيستمر إنتاج الكهرباء دون عوائق. وساعد تغليف سطح القطب الكهربائي في البطارية التي طورها الفريق في تقديم أفضل نتائج ممكنة، ويجري الباحثون حاليًا مزيدًا من الدراسات لتحسين تصميم البطارية ما يمهد الطريق نحو تطوير بطاريات صوديوم عملية قد تصبح البديل الفعال لبطاريات الليثيوم.