سدیم در مسیر خودروهای برقی؛ فاصله با لیتیوم کمتر شد

یک بررسی تازه از سوی پژوهشگران آلمانی، تصویری دقیق‌تر از جایگاه باتری سدیمی در صنعت خودروهای برقی ارائه می‌کند. آن‌ها یک باتری سدیمی تولید چین را زیر ذره‌بین بردند و به این جمع‌بندی رسیدند که از نظر کیفیت ساخت و عملکرد، این فناوری به باتری‌های لیتیوم‌یونی تسلا نزدیک شده است. مسیر هنوز کامل نیست. اما فاصله، کمتر از گذشته به نظر می‌رسد.

این یافته‌ها در نشریه Cell Reports Physical Science منتشر شده و نشان می‌دهد باتری‌های سدیمی سریع‌تر از آنچه پیش‌تر تصور می‌شد پیش می‌روند. این باتری‌ها اکنون در خودروهایی مانند چانگان و سامانه‌های ذخیره‌سازی انرژی در چین استفاده می‌شوند و توجه پژوهشگران را به‌دلیل ترکیب کم‌هزینه‌تر و دسترسی گسترده‌تر به سدیم جلب کرده‌اند.

اما چشم‌انداز، یک‌دست نیست. همین باتری‌ها، هرچند در چند شاخص مهم رشد کرده‌اند، هنوز در شارژ در دماهای زیر صفر و ظرفیت ذخیره انرژی با ضعف روبه‌رو هستند. پژوهشگران با همین داده‌ها می‌گویند سدیم می‌تواند در آینده جایگزینی ارزان‌تر برای خودروهای برقی باشد؛ جایگزینی که اگر موانع فنی‌اش برطرف شود، فشار هزینه را در یکی از گران‌ترین بخش‌های زنجیره تولید کاهش می‌دهد.

برای اینکه این مقایسه فقط در سطح ادعا نماند، پژوهشگران سراغ ۱۲۰ واحد باتری از شرکت هینا (Hina) رفتند. آن‌ها این باتری‌های سدیمی را با روشی غیرمخرب بررسی کردند؛ روشی که هم یکنواختی ساخت را می‌سنجد و هم به سلول‌ها آسیب نمی‌زند. سپس هر باتری را در شرایط واقعی و در بازه دمایی ۲۰- تا ۴۵ درجه سانتی‌گراد آزمایش کردند. تصویربرداری با اشعه ایکس هم امکان داد ساختار داخلی باتری‌ها پیش از جداسازی دیده شود و جزئیات الکترودها با دقت بیشتری بررسی شود.

نتیجه این ارزیابی‌ها یک نکته مهم را روشن کرد: باتری سدیمی از یک طراحی دوگانه آلومینیومی برای هدایت جریان برق استفاده می‌کند. این معماری، مقاومت الکتریکی را پایین می‌آورد و شباهت زیادی به ساختار باتری‌های فعلی تسلا دارد. همین نزدیکی معماری، بخشی از دلیل رشد سریع کیفیت و عملکرد این فناوری معرفی شده است.

در عین حال، این نزدیکی به معنای برابری کامل نیست. پژوهشگران تاکید کرده‌اند که باتری سدیمی هنوز در چند حوزه از بهترین باتری‌های لیتیوم‌یونی عقب‌تر است. عملکرد توان بالا در سرما، بهتر از انتظار بوده، اما شارژ در دماهای زیر صفر همچنان یکی از سخت‌ترین گلوگاه‌ها باقی مانده است.

در داده‌های به‌دست‌آمده، یک جزئیات غیرمنتظره هم دیده شد: غلظت‌هایی نامتوازن و پیش‌بینی‌نشده از مس در بخش‌هایی از قطب مثبت باتری. این یافته، پرسش‌هایی درباره نقش مس در عملکرد و فرسایش باتری ایجاد کرده است. پاسخ این پرسش‌ها هنوز در دست نیست، اما خودِ وجود آن نشان می‌دهد فناوری سدیمی، با وجود رشد سریع، هنوز وارد مرحله‌ای از ریزبینی فنی شده که هر ناخالصی یا ناهمگنی می‌تواند سرنوشت عملکرد را تغییر دهد.

پژوهشگران در همین چارچوب، به مزیت بنیادین سدیم اشاره می‌کنند: فراوانی. سدیم در مقایسه با لیتیوم، بیشتر در دسترس است و در سراسر جهان راحت‌تر تامین می‌شود. همین ویژگی می‌تواند هزینه مواد اولیه را پایین بیاورد و بخشی از نگرانی‌های مربوط به تامین پایدار مواد را کم کند. برای صنعتی که قیمت نهایی خودرو برقی به‌شدت به ترکیب باتری وابسته است، این تفاوت کوچک نیست.

مطالعه تازه نشان می‌دهد باتری‌های سدیمی در سرما و هنگام استفاده سنگین، عملکرد مناسبی دارند. از همین رو، پژوهشگران آن‌ها را گزینه‌ای مناسب برای ذخیره‌سازی انرژی در شبکه برق و برای خودروهایی می‌دانند که در مناطق سردسیر کار می‌کنند. این همان نقطه‌ای است که فناوری سدیم از یک ایده آزمایشگاهی فاصله می‌گیرد و به یک ابزار صنعتی محتمل نزدیک می‌شود.

اکنون تمرکز پژوهشگران بر بهبود شارژ باتری‌های سدیمی در دماهای زیر صفر است. آن‌ها می‌خواهند این فناوری را ایمن‌تر و کارآمدتر کنند و هم‌زمان مواد به‌کاررفته در باتری را اصلاح کنند. مسیر پیش رو، بیشتر از آنکه یک جهش ناگهانی باشد، به مجموعه‌ای از اصلاحات دقیق و مرحله‌ای شباهت دارد. سدیم هنوز به مقصد نرسیده، اما در این گزارش تازه، از حاشیه به متن نزدیک‌تر شده است.

نظر شما درباره آینده باتری‌های سدیمی چیست؟