01 – يظهر فوسفات الحديد الليثيوم اتجاهًا تصاعديًا

تتميز بطاريات الليثيوم بصغر حجمها وخفة وزنها وسرعة شحنها ومتانتها. ويتجلى ذلك في بطاريات الهواتف المحمولة والسيارات. ومن بينها، تُعدّ بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم وبطاريات المواد الثلاثية فرعين رئيسيين من بطاريات الليثيوم حاليًا.

لتلبية متطلبات السلامة في مجال سيارات الركاب والمركبات ذات الأغراض الخاصة، تُستخدم بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم، ذات التكلفة المنخفضة والتكنولوجيا المتطورة نسبيًا والأكثر أمانًا، بوتيرة متزايدة. وتُستخدم بطاريات الليثيوم الثلاثية ذات الطاقة النوعية الأعلى على نطاق واسع في مجال سيارات الركاب. وفي دفعة جديدة من الإعلانات، ارتفعت نسبة بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم في مجال سيارات الركاب من أقل من 20% سابقًا إلى حوالي 30%.

فوسفات حديد الليثيوم (LiFePO4) هو أحد مواد الكاثود الشائعة الاستخدام في بطاريات أيونات الليثيوم. يتميز بثبات حراري جيد، وامتصاص أقل للرطوبة، وأداء ممتاز لدورة الشحن والتفريغ في حالة الشحن الكامل. وهو محور البحث والإنتاج والتطوير في مجال بطاريات أيونات الليثيوم لتخزين الطاقة. ومع ذلك، نظرًا لمحدودية بنيتها، فإن بطاريات أيونات الليثيوم، التي تحتوي على فوسفات حديد الليثيوم كمادة موجبة، تعاني من ضعف التوصيل الكهربائي، وبطء معدل انتشار أيونات الليثيوم، وضعف أداء التفريغ في درجات الحرارة المنخفضة. وهذا ما أدى إلى قلة استهلاك المركبات القديمة المجهزة ببطاريات فوسفات حديد الليثيوم، وخاصةً في درجات الحرارة المنخفضة.

سعياً لتحقيق اختراق في مجال استهلاك الوقود، وخاصةً بعد أن فرضت سياسة دعم مركبات الطاقة الجديدة متطلبات أعلى على استهلاك الوقود، وكثافة الطاقة، واستهلاك الطاقة، وغيرها من الجوانب. على الرغم من هيمنة بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم على السوق في وقت سابق، إلا أن بطاريات الليثيوم الثلاثية ذات كثافة الطاقة العالية أصبحت تدريجياً السوق السائدة في سوق مركبات الركاب العاملة بالطاقة الجديدة. يتضح من الإعلان الأخير أنه على الرغم من انتعاش حصة بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم في مجال مركبات الركاب، إلا أن نسبة بطاريات الليثيوم الثلاثية لا تزال حوالي 70%.

02- السلامة هي الميزة الأكبر

يُستخدم النيكل والكوبالت والألومنيوم أو النيكل والكوبالت والمنجنيز عمومًا كمواد أنود لبطاريات الليثيوم الثلاثية، إلا أن النشاط العالي لهذه المواد لا يقتصر على كثافة الطاقة العالية فحسب، بل ينطوي أيضًا على مخاطر أمنية عالية. تشير الإحصاءات غير المكتملة إلى أن عدد حوادث الاشتعال الذاتي لمركبات الطاقة الجديدة في عام 2019 كان أعلى بـ 14 مرة مما كان عليه في عام 2018، وأن علامات تجارية مثل تسلا، وويلاي، وبايك، ووييما شهدت حوادث اشتعال ذاتي متتالية.

يتضح من الحادث أن الحريق يحدث غالبًا أثناء عملية الشحن، أو بعده مباشرةً، نظرًا لارتفاع درجة حرارة البطارية أثناء التشغيل طويل الأمد. عندما تتجاوز درجة حرارة بطارية الليثيوم الثلاثية 200 درجة مئوية، تتحلل المادة الموجبة بسهولة، ويؤدي تفاعل الأكسدة إلى انفلات حراري سريع واحتراق عنيف. يضمن هيكل الزبرجد الزيتوني لفوسفات حديد الليثيوم استقرارًا عاليًا في درجات الحرارة، حيث تصل درجة انفلاته إلى 800 درجة مئوية، مع إنتاج غاز أقل، مما يجعله أكثر أمانًا نسبيًا. ولهذا السبب أيضًا، ولأسباب تتعلق بالسلامة، تستخدم حافلات الطاقة الجديدة بطاريات فوسفات حديد الليثيوم بشكل عام، بينما لا يمكن لحافلات الطاقة الجديدة التي تستخدم بطاريات الليثيوم الثلاثية الدخول مؤقتًا في قائمة مركبات الطاقة الجديدة للترويج والتطبيق.

مؤخرًا، اعتمدت سيارتان كهربائيتان من شركة تشانغآن أوشان بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم، وهو ما يختلف عن شركات السيارات التقليدية التي تركز على السيارات. طرازا تشانغآن أوشان هما سيارة رياضية متعددة الاستخدامات (SUV) وسيارة متعددة الأغراض (MPV). وصرح شيونغ زيوي، نائب المدير العام لمعهد تشانغآن أوشان للأبحاث، للمراسل: "هذا يُشير إلى دخول أوشان رسميًا عصر الطاقة الكهربائية بعد عامين من الجهود".

فيما يتعلق باستخدام بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم، قال شيونغ إن سلامة مركبات الطاقة الجديدة لطالما كانت من أبرز مخاوف المستخدمين، بل وأكثرها قلقًا لدى الشركات. وبناءً على ذلك، اجتازت بطارية فوسفات الحديد الليثيوم المُستخدمة في السيارة الجديدة اختبارات الحد الأقصى، والتي شملت: التسخين باللهب عند درجة حرارة تزيد عن 1300 درجة مئوية، والثبات عند درجة حرارة منخفضة - 20 درجة مئوية، والثبات عند محلول ملحي بنسبة 3.5%، وتحمل ضغطًا خارجيًا يبلغ 11 كيلو نيوتن، وغيرها. وقد حققت هذه البطارية أربعة معايير للسلامة: "لا تخشى الحرارة، لا تخشى البرد، لا تخشى الماء، لا تخشى الصدمات".

وفقًا للتقارير، زُوّدت سيارة شانجان أوشان x7ev بمحرك متزامن ذي مغناطيس دائم بقوة قصوى تبلغ 150 كيلوواط، مع قدرة على قطع مسافة تزيد عن 405 كيلومترات، وبطارية فائقة العمر مع إمكانية شحنها دوريًا 3000 مرة. في درجات الحرارة العادية، لا يستغرق الأمر سوى نصف ساعة لإكمال مسافة تزيد عن 300 كيلومتر. وأضاف شيونغ: "في الواقع، بفضل نظام استعادة طاقة المكابح، يمكن أن تصل قدرة السيارة على السير لمسافة تصل إلى حوالي 420 كيلومترًا في ظروف التشغيل الحضرية".

وفقًا لخطة تطوير صناعة مركبات الطاقة الجديدة (2021-2035) (مسودة للتعليق) الصادرة عن وزارة الصناعة وتكنولوجيا المعلومات، ستشكل مبيعات مركبات الطاقة الجديدة حوالي 25% بحلول عام 2025. ومن المتوقع أن تستمر نسبة مركبات الطاقة الجديدة في الارتفاع مستقبلًا. في هذا السياق، تُسرّع شركات المركبات التقليدية المستقلة، بما في ذلك شركة تشانغآن للسيارات، من تطوير سوق مركبات الطاقة الجديدة.