الحوار مع徐航宇 من Weilán New Energy: قد يحدث الإنتاج الضخم للبطاريات الصلبة بعد عام 2030، وستتعايش البطاريات السائلة والهجينة والصلبة بالكامل على المدى الطويل

“من المتوقع أن يبدأ الإنتاج الضخم للبطاريات الصلبة بعد عام 2030 على الأرجح.” أوضح徐航宇، المدير الفني لشركة بي蓝 نيو إنرجي، خلال معرض آسيا الدولي للبطاريات وتقنيات التخزين، في مقابلة مع صحيفة “الاقتصاد اليوم”.

صور المصدر: منظم المعرض

شهد العام الماضي تقدمًا ملحوظًا في مجال البطاريات الصلبة من عدة جوانب. حول مشاكل الواجهات بين المواد، طرحت سلاسل الصناعة حلولاً متنوعة، بما في ذلك إدخال أيونات اليود في الإلكتروليت LiPSCl، وتكرار معدات الضغط المتساوي، وتقنية الترسيب الطبقي الذري (ALD) لتعديل الواجهات. مع نضوج العمليات وتقليل التكاليف في سلسلة الصناعة، من المتوقع أن تتسارع وتيرة الإنتاج الضخم للبطاريات الصلبة.

وفقًا للمعلومات، فإن البطاريات الصلبة الآن في مرحلة حاسمة من الانتقال من المختبر، والتجارب الصغيرة، إلى التسليم التجريبي.

في رأي徐航宇، فإن الصناعة تركز حاليًا على حل مجموعة من المشكلات الرئيسية أثناء تصنيع الخلايا البطارية الصلبة. من ناحية معدات العمليات، أصبحت الشركات المصنعة للمعدات قادرة على تقديم نماذج أولية، لكن نضوج بعض المراحل لا يزال بحاجة للتحسين، وكيفية ربط جميع معدات العمليات بشكل فعال على مستوى النظام هو التركيز التالي. بالإضافة إلى ذلك، فإن انخفاض تكاليف المواد الخام، وتراكم خبرة التصنيع على نطاق واسع، يتطلبان تقدمًا ثابتًا من قبل الشركات في سلسلة التوريد.

“الذكاء المادي، والإلكترونيات الطبية، وغيرها من السيناريوهات الجزئية أقل حساسية للتكلفة، ومن المتوقع أن تُطبق أولاً. زمن التصنيع الضخم للبطاريات الصلبة يعتمد على الأداء الشامل والتكلفة والسوق، وما إذا كانت الصناعة ستتمكن من الإنتاج الضخم للبطاريات الصلبة بحلول 2030 لا يزال تقديرًا، ويحتاج إلى جهود مشتركة من جميع القطاعات.” قال徐航宇.

التركيز على مسار “الأكسيد + البوليمر”

الإلكتروليت الصلب هو المادة الأساسية للبطارية الصلبة، ويشمل أنواعًا مختلفة مثل الكبريتيدات، والأكسيدات، والبوليمرات، والهاليدات، والنيتريدات. استنادًا إلى نوع المادة، يمكن تطوير مسارات تقنية مختلفة.

عند مناقشة مزايا وعيوب هذه المسارات، رأى徐航宇 أن الإلكتروليت الكبريتيدي يتمتع بأعلى موصلية أيونية، مما يمنح أداءً عاليًا للبطارية، ويُعتبر من حيث الأداء العام الأفضل. لكن تكلفة الليثيوم الكبريتيدي النقي مرتفعة، وتقنيات الكبريتيد تتطلب معدات مختلفة تمامًا عن البطاريات السائلة التقليدية، مع العديد من المعدات المخصصة، مما يجعل تكاليف الإنتاج المبكرة مرتفعة.

“أما بالنسبة لمسار ‘البوليمر + الأكسيد’ أو غيره من الإلكتروليتات غير العضوية، فالفكرة الأساسية هو الجمع بين مزايا البوليمر والإلكتروليت غير العضوي. على الرغم من أن موصلية الأيونات في البوليمر عند درجة الحرارة العادية لا تزال أقل من الإلكتروليتات السائلة التقليدية، إلا أن مزاياه تكمن في خفة الوزن ومرونته، مما يسهل حل مشكلة الواجهة بين الأقطاب.” قال徐航宇.

بالإضافة إلى ذلك، أشار徐航宇 إلى أن مسار البوليمر لديه ميزة من حيث التكلفة. “على الرغم من أن تكاليف البوليمر والإلكتروليتات الأكسيدية في المراحل المبكرة كانت مرتفعة، إلا أن تكاليف مواد هذين النوعين انخفضت بشكل ملحوظ في السنوات الأخيرة مع الترويج المستمر للبطاريات المختلطة من الحالة الصلبة والسائلة، ومع تطور سلسلة صناعة البطاريات الصلبة. من حيث التكاليف، فإن مسار الإلكتروليت البوليمري المركب يمتلك ميزة تنافسية.”

وفقًا للمعلومات، تركز شركة卫蓝新能源 على مسار “الأكسيد + البوليمر” للبطاريات الصلبة، وتستخدم تقنية “الصلابة في الموقع” لتحقيق اتصال على مستوى الذرة بين الواجهات الصلبة.

صور المصدر: حساب الشركة على ويبو

كشف徐航宇: “نحن نعمل أيضًا على تطوير البطاريات الكبريتيدية الصلبة، وأنشأنا شركة فرعية في شنتشن باسم 中科超能، مسؤولة عن تطوير البطاريات الكبريتيدية الصلبة، وتملك حاليًا القدرة على التجارب المتوسطة.”

بالإضافة إلى ذلك، لدى卫蓝新能源 خطة في مجال البطاريات المختلطة من الحالة الصلبة والسائلة. “منتجات البطاريات المختلطة لدينا تجمع بين الإلكتروليتات الأكسيدية والبوليمر والإلكتروليتات السائلة التقليدية. منذ 2020، تم تطبيق خلايا البطاريات المختلطة في مجالات مثل الدفع الجوي المنخفض، والسيارات الكهربائية الجديدة (مثل NIO ET7 وES6 وغيرها من سيارات التبديل البطارية)، وتخزين الطاقة الجديد.” قال徐航宇.

لا تزال غير جاهزة للتصنيع التجاري الحقيقي

حاليًا، تكاليف البطاريات المختلطة من الحالة الصلبة والسائلة لا تزال أعلى من البطاريات الليثيوم-أيوني التقليدية. ومع ذلك، يعتقد الرأي السائد أن منحنى التكاليف للبطاريات المختلطة يتبع مسار انخفاض مستمر، مشابهًا لتاريخ بطاريات الليثيوم-أيوني.

“في البداية، كانت أسعار الإلكتروليتات الأكسيدية والبوليمر ومواد الأقطاب الجديدة (مثل الأقطاب عالية النيكل من السلسلة 9، والقطب النانوي من السيليكون والكربون) مرتفعة، بسبب محدودية حجم الاستخدام، وكانت تستخدم في الطائرات بدون طيار، والدراجات النارية الكهربائية عالية الأداء، وغيرها من التطبيقات الصغيرة.” قال徐航宇. “لكن الآن، مع وصول إنتاجية الجيغاواط ساعة، انخفضت التكاليف بشكل ملحوظ.”

وأوضح أن “تكاليف الإلكتروليتات المختلطة مستمرة في الانخفاض، وأسعار مواد الأقطاب الجديدة تتراجع سنويًا، ومع تحسين جودة التصنيع، فإن الاتجاه نحو خفض التكاليف واضح جدًا. في مجال تخزين الطاقة، فإن بطارياتنا المختلطة من الحالة الصلبة والسائلة تعتمد على مواد القطب من فوسفات الحديد الليثيوم والكربون، وتقترب تكاليفها من تلك الخاصة بالبطاريات السائلة التقليدية.”

لكن徐航宇 اعترف أيضًا: “حجم صناعة البطاريات المختلطة من الحالة الصلبة والسائلة لا يزال صغيرًا، ومعظم الشركات، بما في ذلك شركتنا، لا تزال بعيدة عن قادة السوق مثل宁德时代 و比亚迪، ولديها قدرة تفاوض محدودة على المواد الخام. لكن مع توسع الحجم، هناك مجال لتخفيض التكاليف، سواء من خلال خفض أسعار المواد الخام، أو تقليل تكاليف التصنيع والبحث والتطوير والإدارة، مما يوضح مسار خفض التكاليف للبطاريات المختلطة.”

من حيث تغيرات تكلفة البطاريات الصلبة، يرى徐航宇 أن صناعة البطاريات الصلبة لا تزال في مرحلة النضوج، وأن التقنية لم تدخل بعد مرحلة الإنتاج الضخم، ولا توجد إحصائيات واضحة لتكاليف الإنتاج على نطاق واسع. “على سبيل المثال، في سوق السيارات الكهربائية، قد يتم تحقيق الاستخدام التجريبي بحلول 2027؛ لكن لتحقيق قبول السوق والتوسع الكبير، يتطلب الأمر وقتًا أطول للتحسين المستمر.” قال徐航宇. “من وجهة نظر الصناعة، على الرغم من أن القدرة على تصنيع خلايا بطارية صلبة موجودة، إلا أن الأداء الشامل والتكلفة لا تزال غير منافسة في ظل الظروف الحالية للمواد والعمليات. لذلك، فإن البطاريات الصلبة ليست بعد جاهزة للتصنيع التجاري الحقيقي.”

“السوائل، والبطاريات المختلطة، والبطاريات الصلبة ستتعايش على المدى الطويل”

هناك رأي يقول إن الإنتاج الضخم للبطاريات الصلبة سيصبح واقعًا، وأن البطاريات المختلطة من الحالة الصلبة والسائلة مجرد مرحلة انتقالية في هذه العملية. بناءً على ذلك، تختار بعض الشركات تجاوز مرحلة البطاريات المختلطة، والتركيز مباشرة على تطوير البطاريات الصلبة.

وردًا على ذلك، قال徐航宇 إن الميزة في اختيار تطوير البطاريات الصلبة مباشرة تكمن في التركيز على الهدف، ووضوح المسار، ويبدو أنه مسار فعال “خطوة واحدة”، ويبدو أنه يتجنب الطرق الالتفافية من منظور الابتكار الأصلي. لكن من ناحية التصنيع، فإن العديد من الشركات المحلية تتبع مسارًا تدريجيًا، وله مزايا فريدة.

“على سبيل المثال، شركة卫蓝 منذ تأسيسها في 2016، اختارت الانتقال تدريجيًا من البطاريات المختلطة إلى البطاريات الصلبة الكاملة، وذلك بناءً على اعتبارات حذرة للتحكم في التكاليف ونضوج سلسلة الصناعة. بدون قاعدة صناعية من مرحلة البطاريات المختلطة، قد يتراجع حماس وثقة الصناعة في البطاريات الصلبة الحالية. في الواقع، قبل ثماني أو تسع سنوات، كانت الشركات التي اقترحت هدف التصنيع للبطاريات الصلبة في الصين قليلة جدًا.” قال徐航宇 بصراحة.

صور المصدر: حساب الشركة على ويبو

وأشار徐航宇 إلى أن من منظور استمرارية سلسلة الصناعة، فإن البطاريات الصلبة يمكن أن ترث العديد من الإنجازات التكنولوجية ونظام المواد من البطاريات المختلطة. “في مجال الإلكتروليت، تطورت تقنيات الأكسيد والبوليمر وتطبيقاتها خلال المرحلة المختلطة، كما نضجت أنظمة القطب السيليكونية والمواد اللاصقة المرافقة لها تدريجيًا.” قال徐航宇.

“أما من ناحية مواد القطب، فإن مواد عالية الطاقة من السلسلة 9، مثل النيكل العالي، وتطوير بطاريات عالية الأداء للطيارات بدون طيار، والسيارات الكهربائية عالية الجودة، والبطاريات المختلطة، أدت إلى توسع الحجم وتحسين التكاليف.” في رأي徐航宇، فإن التراكم التدريجي لسلسلة الصناعة يضع أساسًا ماديًا لا غنى عنه لتحقيق تطبيق التقنية الصلبة في النهاية.

كما اعترف徐航宇 أن الأداء الشامل والتكلفة للبطاريات الصلبة لا تزال غير مؤكدة قبل أن تصل إلى مرحلة التصنيع الفعلي. بالمقابل، فإن البطاريات المختلطة أصبحت أكثر نضجًا، وتُظهر حاليًا مزايا تميزها عن البطاريات السائلة التقليدية في مجالات معينة، وتشكّل منافسة فعالة ومتميزة. “من منظور مستقبل السوق، فإن العلاقة بينهما ليست مجرد استبدال بسيط.”

“من المحتمل أن يظل المشهد التكنولوجي مستمرًا، مع تواجد البطاريات السائلة، والبطاريات المختلطة، والبطاريات الصلبة على المدى الطويل. ستستفيد كل تقنية من خصائصها، وتحقق مزايا تميز في سيناريوهات مختلفة. على سبيل المثال، في الطيران الكهربائي الكبير، تتطلب معايير عالية من حيث كثافة الطاقة، والكثافة القدرة، والأمان، والبطاريات التقليدية أو المختلطة لا تلبي هذه المتطلبات بعد.” قال徐航宇.