أرخص ب90%.. ابتكار جديد ينافس بطاريات الليثيوم أيون

تلعب بطاريات «الليثيوم أيون»، دورًا محوريًا في عالم التكنولوجيا، فهي تعمل على تشغيل كل شيء من الهواتف إلى السيارات الذكية، إلا أن صناعة خلية واحدة من البطاريات هي عملية معقدة وتتطلب ظروفًا خاصة للتحكم في الرطوبة، وترشيح الهواء المستمر، والدقة الصارمة لمنع تلوث المواد شديدة التفاعل، ولذا فإن عملية التصنيع قد ترتفع تكلفتها، بحيث لا تستطيع شركة واحدة من عمالقة التكنولوجيا تحملها، حيث يتطلب بناء صنع واحد مناسب إنفاق مليارات الدولارات، وهو ما يستلزم تكاتفا من عدد من الشركات الكبيرة.
لذا وعندما تكون هناك طريقة لخفض تكاليف الإنتاج بنسبة 90% مع تحسين السلامة بشكل كبير، سوف تلقي دعما كبيرا، وهو ما حدث عندما أسس الدكتور هيدياكي هوري، شركته «APB Corp» عام 2018، في العاصمة اليابانية طوكيو، لتصنيع بطاريات كاملة من مادة البوليمر، حيث تلقت شركته في العام الماضي دعمًا من مجموعة من الشركات اليابانية الكبيرة.
وفي مارس الماضي، جمعت الشركة 8 مليارات ين ياباني (74 مليون دولار)، وهو مبلغ صغير وفقًا لمعايير الصناعة الأوسع نطاقًا، ولكنه سيكون كافيًا لتجهيز مصنع واحد بالكامل للإنتاج الضخم المقرر أن يبدأ في العام المقبل. يقدر هوري أن التمويل سيصل بمصنعه في وسط اليابان إلى 1 جيجاوات/ ساعة بحلول عام 2023.
وبحسب وكالة بلومبرج للأنباء، يقول هوري، الذي عمل سابقًا في أبحاث السيارات الكهربائية والهجينة لدى شركة نيسان موتور وساعد على تسويق بطاريات الليثيوم أيون: "المشكلة في صناعة بطاريات الليثيوم الآن، أنها تصنع مثل أجهزة أشباه الموصلات، هدفنا هو جعل صناعتها أقرب إلى عمليه إنتاج الصلب".
يعتمد ابتكار هوري على استبدال المكونات الأساسية لبطارية اليثيوم أيون، وهي الأقطاب الكهربائية المبطنة بالمعدن، والإلكتروليتات السائلة، ببنية من الراتينج، ويقول إن هذا الأسلوب يبسط العملية بشكل كبير ويسرع التصنيع، وقال إنه يسمح بطبقات بطول 10 أمتار يمكن تكديسها فوق بعضها البعض "مثل وسائد المقعد" لزيادة سعة البطارية. والأهم من ذلك أن البطاريات القائمة على الراتينج مقاومة أيضًا للحريق عند ثقبها.
منذ أن تم تسويقها للمرة الأولى منذ ما يقرب من 3 عقود، قطعت بطاريات الليثيوم أيون شوطا طويلا وتطورت بما يكفي لتدوم لفترة أطول، وتحمل المزيد من الطاقة وتنخفض كلفتها بنسبة 85% مما كانت عليه قبل 10 سنوات، وهي تقود نمو الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية بمكونات داخلية أكثر قوة. لكن لا يزال الأمان هو المشكلة الكبرى التي تواجهها، فقد كانت سببًا في الحرائق في كل شيء من سيارات شركة تسلا الكهربائية، إلى طائرات دريملاينر من شركة بوينج، وصولا إلى الهواتف الذكية من شركة سامسونج.
ويقول هوري: "من الناحية الفيزيائية فقط، فبطارية الليثيوم أيون هي أفضل سخان خلقته البشرية على الإطلاق".
في بطارية الليثيوم التقليدية، يمكن للثقب أن يؤدي إلى زيادة مفاجئة تبلغ مئات الأمبيرات الكهربية، أضعاف التيار الواصل إلى منزل متوسط، حيث يمكن أن تصل درجات الحرارة بعد ذلك إلى ما يصل إلى 700 درجة مئوية. تتجنب بطارية البوليمر من شركة «APB» مثل هذه الظروف الكارثية باستخدام ما يسمى بالتصميم ثنائي القطب، والذي يتخلص من اختناقات الطاقة الحالية، ويسمح لسطح البطارية بالكامل باستيعاب الزيادة.
ويقول ميتالي جوبتا، كبير المحللين لشئون تخزين الطاقة في مجموعة وود ماكنزي للاستشارات وأبحاث الطاقة: "نظرًا للعديد من الحوادث، كانت السلامة في مقدمة أولويات الصناعة، قد يكون هذا إنجازًا كبيرًا لتطبيقات التخزين والسيارات الكهربائية، شريطة أن تكون الشركة قادرة على التوسع بسرعة كبيرة".
لكن التكنولوجيا لا تخلو من العيوب، فالبوليمرات ليست موصل جيد مثل المعدن، وهو ما يمكن أن يؤثر بشكل كبير على القدرة الاستيعابية للبطارية، وفقًا لمناحم أندرمان، رئيس شركة توتال باتري، والذي يقول إن أحد عيوب التصميم ثنائي القطب هو أن خلاياه متصلة ببعضها البعض في سلسلة، مما يصعب السيطرة على كل خلية على حدة. وتساءل عما إذا كان هذا التوفير في التكلفة سيكون كافيا لمواجهة المنافسين الحاليين.
وأشار إلى أن "رأس المال لا يقتل تكلفة بطارية أيونات الليثيوم"، مؤكدا: "سيظل استخدام بطاريات الليثيوم أيون الحالية أساسيا لنحو 15 عامًا أو أكثر. إنها ليست مثالية وليست رخيصة، ولكنها تظل الأفضل".
يقر هوري بأن شركته لا يمكنها منافسة عمالقة البطاريات الذين يستفيدون بالفعل من وفرة الإنتاج الهائل بعد استثمار المليارات. وبدلاً من استهداف "المحيط الأحمر" لقطاع السيارات، ستركز «APB» أولاً على البطاريات الثابتة المستخدمة في المباني والمكاتب ومحطات الطاقة.
بحلول عام 2025، ستبلغ قيمة هذا السوق 100 مليار دولار في جميع أنحاء العالم، بزيادة 5 أضعاف حجمه في العام الماضي، وفقًا لتقديرات وود ماكنزي. ومن المرجح أن تشهد الولايات المتحدة وحدها زيادة بمقدار 10 أضعاف إلى 7 مليارات دولار في هذه الفترة. وستكون هي والصين المصدر الرئيسي لزيادة الطلب على تخزين الطاقة.
شهد هوري بداية بطاريات الليثيوم أيون، في وقت مبكر من حياته المهنية في شركة نيسان، ففي فبراير 1990، بدأت نيسان أبحاث السيارات الكهربائية والهجينة.
بعد بضعة أسابيع، صدمت شركة سوني هذه الصناعة، والتي كانت تراهن على تكنولوجيا هيدريد النيكل، بعد إعلانها عن خطط لتسويق الليثيوم أيون. ويقول هوري إنه رأى في ذلك على الفور بارقة أمل وحث الشركتين على الجمع بين الجهود البحثية في نفس العام.
بحلول عام 2000، كانت شركة نيسان تتخلى عن أعمال البطاريات، بعد أن تم إنقاذها للتو من قبل شركة رينو. في ذلك الوقت حصل هوري على فرصة واحدة لإقناع رئيسه الجديد كارلوس غصن بأن السيارات الكهربائية تستحق العناء، بعد عرض تقديمي استغرق 28 دقيقة، أعلن غصن المتحمس بشكل واضح أن عمل هوري استثمار مهم وأعطى الضوء الأخضر للمشروع. حيث استمرت نيسان ليف «Nissan's Leaf» لتصبح المركبة الكهربائية الأكثر مبيعاً لعقد من الزمن.
جاء هوري بفكرة بطارية البوليمر بالكامل أثناء وجوده في نيسان ولكنه لم يكن قادرًا على الحصول على دعم مؤسسي لجعلها حقيقية. ولكن في عام 2012، أثناء قيامه بالتدريس في جامعة طوكيو، اتصلت به شركة سانيو للصناعات الكيميائية. المعروفة بموادها فائقة الامتصاص المستخدمة في الحفاضات. طور الاثنان معًا أول بطارية في العالم استخدام بوليمر هلامي موصل. وفي عام 2018، أسس هوري شركته «APB» وأصبح سانيو أحد مستثمريه الأوائل.
أشار هوري إلى أن شركته قامت بالفعل بالتعاقد مع أول زبون لها، وهي شركة يابانية كبيرة، وامتنع عن إعطاء مزيد من التفاصيل، وقال إن «APB» تخطط للإعلان هذا في وقت مبكر من أغسطس.
وقال هوري: "سيكون هذا دليلاً على أن بطارياتنا يمكن إنتاجها بكميات كبيرة. نحن نعيد الكيمياء إلى الدور القيادي".