به گزارش مجله ماشین، با وجود کاهش سرعت رشد بازار خودروهای برقی در برخی کشورها، فناوری باتری‌های جامد (Solid-State) همچنان به‌عنوان یکی از امیدهای اصلی آینده این صنعت مطرح است. این باتری‌ها که به‌تدریج وارد مرحله آزمایش‌های جاده‌ای شده‌اند، نسبت به باتری‌های لیتیوم‌یونی رایج ایمن‌تر، متراکم‌تر و بالقوه کارآمدتر هستند. با این حال، مسیر تولید انبوه آن‌ها هنوز با چالش‌های جدی همراه است.

باتری جامد چیست و چه تفاوتی دارد؟

تفاوت اصلی باتری‌های جامد با باتری‌های فعلی در حذف الکترولیت مایع و جایگزینی آن با یک ماده جامد است. این تغییر، خطر آتش‌سوزی را کاهش می‌دهد و امکان افزایش چگالی انرژی را فراهم می‌کند، اما در عین حال مشکلات فنی و اقتصادی جدیدی به وجود می‌آورد.

مصرف بالای لیتیوم؛ چالش پنهان

برخلاف تصور عمومی، باتری‌های جامد لزوماً وابستگی کمتری به لیتیوم ندارند. در برخی طراحی‌ها، به‌ویژه نمونه‌هایی که از آند لیتیوم خالص استفاده می‌کنند، میزان مصرف لیتیوم می‌تواند چند برابر باتری‌های فعلی باشد. این موضوع در شرایطی مطرح می‌شود که تقاضای جهانی برای لیتیوم همچنان بالاست و پیش‌بینی می‌شود قیمت آن در سال‌های آینده افزایش چشمگیری داشته باشد.

افزایش هزینه مواد اولیه، مستقیماً قیمت تمام‌شده خودروهای برقی آینده را تحت تأثیر قرار می‌دهد؛ موضوعی که برای بازارهای حساس به قیمت، از جمله ایران، اهمیت ویژه‌ای دارد.

خطر دندریت‌ها؛ تهدیدی برای ایمنی

یکی از مشکلات فنی مهم باتری‌های جامد، تشکیل دندریت‌ها است. این ساختارهای سوزنی‌شکل فلزی می‌توانند در حین شارژ رشد کرده و باعث اتصال کوتاه داخلی شوند. نتیجه این فرآیند، افزایش دما و در بدترین حالت، از کار افتادن یا آسیب‌دیدگی باتری است.

این مشکل فقط به لیتیوم محدود نیست و حتی در باتری‌های بدون لیتیوم نیز دیده می‌شود، هرچند پژوهش‌های جدید تا حدی توانسته‌اند این ریسک را کاهش دهند.

هزینه تولید بالا و پیچیدگی ساخت

تولید باتری جامد به دقت بسیار بالا در مونتاژ لایه‌های داخلی نیاز دارد. کوچک‌ترین ناهماهنگی بین الکترودها و الکترولیت جامد می‌تواند مقاومت الکتریکی را افزایش داده و عملکرد باتری را کاهش دهد.

همچنین بسیاری از جداکننده‌های جامد از مواد سرامیکی ساخته می‌شوند که شکننده هستند و فرآیند تولید را دشوارتر و پرهزینه‌تر می‌کنند. هرچند زمان مونتاژ این باتری‌ها در آینده می‌تواند کمتر از باتری‌های مایع باشد، اما فناوری آن‌ها هنوز به بلوغ صنعتی نرسیده است.

مدیریت حرارتی؛ مشکلی که باقی مانده

حذف الکترولیت مایع اگرچه ایمنی را افزایش می‌دهد، اما دفع حرارت را سخت‌تر می‌کند. باتری‌های خودروهای برقی فقط در یک بازه دمایی مشخص بهترین عملکرد را دارند و کنترل دما در باتری‌های جامد پیچیده‌تر است.

علاوه بر این، انبساط و انقباض متفاوت مواد در دماهای مختلف می‌تواند باعث کاهش تماس بین لایه‌ها و افت کارایی باتری شود؛ موضوعی که مهندسان هنوز در حال یافتن راه‌حل قطعی برای آن هستند.

جمع‌بندی

باتری‌های جامد بدون تردید یکی از مهم‌ترین فناوری‌های آینده خودروهای برقی محسوب می‌شوند، اما هزینه بالا، وابستگی به لیتیوم، چالش‌های ایمنی و مدیریت حرارت باعث شده‌اند ورود آن‌ها به بازار انبوه با تأخیر همراه باشد. در کوتاه‌مدت، باتری‌های لیتیوم‌یونی بهبود‌یافته همچنان گزینه اصلی خودروسازان خواهند بود، اما در میان‌مدت، باتری‌های جامد می‌توانند بازی را به‌طور کامل تغییر دهند.

برچسب ها: باتری