مقدمة
بطارية أيونات الصوديوم بجهد 12 فولت يتم تسليط المزيد من الأضواء هذه الأيام في مجال تخزين الطاقة. فمع ارتفاع الأسعار، واهتزاز سلاسل التوريد نوعاً ما، وكل تلك المشاكل البيئية المرتبطة ببطاريات الليثيوم أيون، يتجه العديد من الصانعين الآن إلى خيارات أفضل. بدأت بطاريات أيون الصوديوم - كونها أرخص ثمناً، وتستخدم مواد أكثر انتشاراً في كل مكان، وأكثر أماناً في التعامل معها - تبشر بالخير الحقيقي لاستخدام السيارات.
في هذا المقال، نستعرض بالتفصيل الدور الذي يمكن أن تلعبه بطارية أيونات الصوديوم في السيارات في العالم الحقيقي. ونتطرق إلى المكان المناسب لها، وكيف يمكن أن تتراكم من الناحية التقنية، ومتى يمكن أن تتوسع، وما الذي يجب على مشتري B2B أن يلاحظوه إذا أرادوا البقاء في المقدمة.
بطارية أيونات الصوديوم بجهد 12 فولت 100 أمبير
بطارية أيونات الصوديوم بجهد 12 فولت 200 أمبير
من الذي يجب أن يهتم ببطاريات أيونات الصوديوم في السيارات؟
من هم صانعو القرار الرئيسيون في مجال الأعمال المباشرة بين الشركات؟
تراقب شركات تصنيع المعدات الأصلية والشركات الناشئة الجديدة في مجال السيارات الكهربائية وشركات التكامل من المستوى الأول وتلك التي تبني أساطيل خضراء أنظارها على أيونات الصوديوم. ومع انقسام مجال السيارات الكهربائية إلى أنواع عديدة، يعيد العاملون في مجال التوريد وفرق المنتجات التفكير في الكيميائيات التي تتناسب بشكل أفضل مع النماذج الجديدة.
من هي مجموعات المستخدمين النهائيين المتأثرين بشكل غير مباشر؟
على الرغم من أن الشركات تتبنى هذه التقنية بشكل أساسي، إلا أن الأشخاص الآخرين - مثل طواقم النقل التشاركي ومشغلي التوصيل ومديري النقل العام والسائقين المهتمين بالبيئة في المدن - يمكن أن يستفيدوا منها بشكل كبير. إن التوفير في الأسعار والتعامل مع الحرارة التي توفرها أيونات الصوديوم يناسب الأشخاص العمليين.
ما أنواع السيارات التي تناسب بطاريات أيونات الصوديوم؟
ما هي السيارات الكهربائية الخفيفة (LEVs) بالضبط، ولماذا هي مناسبة؟
أنواع السيارات الكهربائية ذات الجهد المنخفض - مثل العربات الإلكترونية أو السيارات الصغيرة أو عربات الاستخدام المحلي أو عربات النقل الصغيرة أو الدراجات البخارية أو حتى تلك السيارات الصغيرة جداً - لا تحتاج إلى مدى أو سرعة كبيرة. تسير هذه السيارات على طرق قصيرة في المدينة، و بطارية أيون الصوديوم تعمل بشكل جيد مع ذلك. تتماشى احتياجاتهم من الطاقة بشكل جيد مع ما توفره عبوات أيونات الصوديوم.
ماذا عن المركبات منخفضة السرعة والمركبات التجارية متعددة الاستخدامات؟
ركوب المرافق - مثل شاحنات القمامة، وشاحنات المدينة الصغيرة، والرافعات الشوكية للمخازن، ووحدات الصيانة - فهي تتبع مسارات محددة كل يوم. تتعامل أيونات الصوديوم مع البرودة بشكل جيد، وتدوم لأكثر من 3000 دورة، ولا تحتاج إلى الكثير من التبريد، مما يجعل الأساطيل سعيدة لأنها تقلل من الصيانة.
هل يمكن أن تساعد أيونات الصوديوم السيارات الكهربائية الهجينة (HEVs)؟
لا تزال السيارات الكهربائية الهجينة تستخدم محركات الغاز في الغالب، ولكن لديها بطاريات مساعدة أيضاً. تناسب بطاريات أيونات الصوديوم هذه المحركات الهجينة الصغيرة والخفيفة بشكل جيد. فهي تُشحن بسرعة، ولا تسخن بسهولة، وتمنح الأنظمة دفعة أمان دون أي تأثير حقيقي على الأداء.
أين تقصر أيونات الصوديوم عن السيارات الكهربائية عالية الأداء؟
تبلغ كثافة الطاقة في حزم أيونات الصوديوم 100-160 واط/كجم. وهذا ليس كافياً للسيارات الكهربائية الكبيرة التي تحتاج إلى أكثر من 250 ميلاً أو سرعات عالية. لذا في الوقت الحالي، يبقى الليثيوم-أيون ملكاً في السيارات الفاخرة وسيارات الدفع الرباعي الكبيرة. ولكن في وقت لاحق، قد يجمع الناس بين الاثنين معاً في نظام واحد.
أنواع المركبات وأفضل أنواع البطاريات التي تتوافق مع كيمياء البطارية
| نوع المركبة | المدى النموذجي (ميل) | السرعة النموذجية (ميل في الساعة) | أفضل نوع بطارية | لماذا يناسبك |
|---|
| العربات الكهربائية والسيارات الصغيرة | 30-60 | 15-25 | صوديوم-أيون | نطاق معتدل، وبأسعار معقولة، وجيد في البرد |
| سيارات الحي منخفضة السرعة | 40-70 | 25-35 | صوديوم-أيون | طرق يمكن التنبؤ بها، ودائمة، وفعالة من حيث التكلفة |
| السيارات الكهربائية الهجينة | 300+ (مجتمعة) | 60-90 | ليثيوم أيون + أيون الصوديوم | السلامة + توفير التكاليف مع الأنظمة المزدوجة |
| السيارات الكهربائية عالية الأداء | 250+ | 60+ | ليثيوم أيون | احتياجات الطاقة والطاقة العالية |
لماذا يستكشف صانعو السيارات تكنولوجيا بطاريات أيونات الصوديوم الآن؟
ما أهمية توافر المواد الخام؟
يظهر الصوديوم في كل مكان تقريبًا - في مياه البحر والصخور الترابية الشائعة. فهو لا يسبب نفس فوضى التعدين مثل الليثيوم والكوبالت. وهذا يجعل سلاسل التوريد أقل خطورة والأسعار أكثر ثباتاً.
ما أهمية السلامة الحرارية؟
لا تشتعل هذه البطاريات بسهولة. وهذا يعني عدم وجود أنظمة تبريد فاخرة، وموافقات أسرع، وقلق أقل من الحرائق. يحب الأساطيل ذلك لأنهم يحصلون على إعداد بطارية أكثر أمانًا وبساطة.
ما أهمية التكلفة في الأسواق الناشئة؟
تحتاج أماكن مثل جنوب آسيا وأفريقيا وأمريكا اللاتينية إلى مركبات لا تكلف ثروة. يمكن لأيون الصوديوم أن يخفض أسعار العبوات حتى 301 تيرابايت 3 تيرابايت. وهذا يساعد السيارات الكهربائية على منافسة سيارات الغاز الرخيصة التي لا تزال موجودة في كل مكان.
مقارنة بين تكلفة حزمة بطارية NMC مقابل LFP مقابل حزمة بطارية الصوديوم أيون الخام
| نوع البطارية | تكلفة المواد الخام مقابل تكلفة المواد النووية | تكلفة الحزمة لكل كيلوواط/ساعة (بالدولار الأمريكي) | احتياجات التبريد | دورة الحياة النموذجية (80% DoD) |
|---|
| ليثيوم أيون (NMC) | خط الأساس | $100-130 | عالية | 1500-2000 دورة |
| ليثيوم أيون (LFP) | ~10-20% أقل | $70-100 | متوسط | 4000-6000 دورة |
| صوديوم-أيون | 20-40% السفلي | $80-120 | منخفضة | 3000-4500 دورة |
متى ستصل بطاريات أيونات الصوديوم إلى الاستخدام الجماعي للسيارات؟
متى ستكون النماذج التجارية جاهزة؟
وقد حصلت CATL وHiNa بالفعل على خلايا جاهزة للسيارات، وتهدفان إلى طرحها بحلول عام 2025. وقد عرضت شركة JAC Motors سيارة تعمل بخلايا أيونات الصوديوم، وبدأت الاختبارات التجريبية في الهند وأوروبا أيضاً.
متى يجب على المصنعين البدء في الاختبار؟
إذا أرادت الشركات المصنعة للمعدات الأصلية استهداف توصيل السيارات الكهربائية أو السيارات الصغيرة، فعليها البدء في إجراء التجارب الآن. إن إجراء التجارب من عام 2024 إلى 2026 يتيح لهم التحرك بشكل أسرع من الآخرين في نفس اللعبة.
كيف تقارن بطاريات أيونات الصوديوم من الناحية الفنية ببطاريات الليثيوم أيون؟
كيف تقارن كثافة الطاقة والأداء؟
- أيون الصوديوم 100-160 واط/كغ 100-160 واط/كغ
- ليثيوم أيون LFP: 180-210 واط/كغ 180-210 واط/كغ
- ليثيوم أيون الليثيوم NMC: 220-270 وات/كجم
لا تفوز أيونات الصوديوم في الكثافة ولكنها تتمتع بأمان قوي وعمر طويل وميزة في الطقس البارد.
كيف يختلف سلوك الشحن؟
فهي تشحن بشكل جيد في درجات الحرارة العادية، وأفضل من الليثيوم عندما يكون الجو بارداً جداً. وهذا يقلل من الأنظمة الحرارية الفاخرة للسيارات في المناطق الباردة.
كيف يؤثر الحجم والوزن على تصميم السيارة؟
حزم أيونات الصوديوم أكبر. ولكن في شاحنات الشحن أو السيارات الكهربائية للاستخدام المحلي حيث يوجد متسع، لا يهم هذا الحجم حقاً.
مقارنة المواصفات التقنية لأيون الصوديوم مقابل أيون الصوديوم مقابل أيون الليثيوم السائل مقابل أيون الليثيوم السائل
| المواصفات | صوديوم-أيون | LFP ليثيوم أيون | إن إم سي سي ليثيوم أيون |
|---|
| كثافة الطاقة (واط/كجم) | 100-160 | 180-210 | 220-270 |
| دورة الحياة (80% DoD) | 3000-4000 دورة | 5000-6000 دورة | 1500-2000 دورة |
| مخاطر الهروب الحراري | منخفضة | متوسط | عالية |
| أداء الشحن البارد | جيد | معتدل | فقير |
ماذا عن التكاليف مقارنة بالليثيوم أيون؟
كيف تؤثر الكيمياء على السعر؟
لا تستخدم أيونات الصوديوم معادن نادرة مثل النيكل أو الكوبالت أو الليثيوم. وهذا يقلل من تكلفة المواد. كما تساعد أجزاء التبريد الأقل والتحكم البسيط في البطارية أيضاً.
ما مقدار ما يمكن لمصنعي المعدات الأصلية توفيره في السيارات الكهربائية ذات الميزانية المحدودة؟
يمكن أن تشهد الطرازات الكهربائية الأصغر حجماً انخفاضاً في تكلفة البطارية بمقدار 10-301 تيرابايت إلى 3 تيرابايت باستخدام أيونات الصوديوم، اعتماداً على كيفية تصنيعها وعدد البطاريات التي يتم تصنيعها.
ما التحديات التي تواجهها بطاريات أيونات الصوديوم؟
ماذا عن مقايضات كثافة الطاقة؟
إن انخفاض سقف طاقة أيون الصوديوم يعني أنه يلائم السيارات الكهربائية قصيرة المدى أو السيارات الكهربائية الأبطأ. لا تزال السيارات طويلة المدى بحاجة إلى الليثيوم في الوقت الحالي.
ماذا عن التغليف وملاءمة النظام؟
لا تنزلق حزم أيونات الصوديوم في السيارات الكهربائية المجهزة بالليثيوم بدون بعض التعديلات. قد تحتاج المساحات الضيقة إلى إعادة تصميم كاملة.
ما هي شهادات السلامة اللازمة؟
لا تزال هذه البطاريات بحاجة إلى اجتياز مواد مثل UN38.3 وISO 26262 وECE R100. إلا أن بعض البلدان لا تزال تعمل على وضع قواعد خاصة بالصوديوم.
الفوائد البيئية والاستدامة؟
ما هي المواد التي تقلل من التأثير البيئي؟
الصوديوم والمنجنيز والحديد - من السهل الحصول على هذه العناصر واستخراجها بأقل الأضرار. فهي تتخطى الأجزاء الأكثر فوضى المرتبطة بالليثيوم والكوبالت.
ماذا عن إعادة التدوير؟
تتحلل بطاريات أيونات الصوديوم بشكل أسهل وتحتوي على أجزاء سامة أقل بداخلها. وعلى الرغم من أن إعدادات إعادة التدوير لا تزال في ازدياد، إلا أن كيمياءها الأساسية تساعد كثيراً في إعادة استخدامها على المدى الطويل.
الخاتمة
بطارية كامادا باور أيون الصوديوم لن تحل محل الليثيوم أيون بالكامل، ولكنها ستساعد بالتأكيد في دعمها. بالنسبة للمركبات الكهربائية المبتدئة وأساطيل المدن والمركبات الميكانيكية الكهربائية والمركبات الكهربائية الكهربائية، فهي توفر مزيجاً ذكياً من القيمة والسلامة والاستدامة.
يمكن لمصنعي المعدات الأصلية والموردين من المستوى الأول الذين يقفزون مبكراً أن يتقدموا في أسواق السيارات الكهربائية الجديدة. ومع مرور الوقت, بطارية أيونات الصوديوم جنبًا إلى جنب مع الليثيوم في إعدادات البطاريات المتوازنة.
هل ترغب في تجربة بطارية أيونات الصوديوم في سيارتك الكهربائية؟ للتواصل مع كامادا باور للحصول على عينات، أو مساعدة في التصميم، أو مصممة خصيصاً محاليل بطاريات أيونات الصوديوم.