اولين سري از مجموعه‌هاي سه قسمتي باتري‌ ها به بررسي بزرگترين توليد كننده CATL در جهان و چگونگي اشغال اوج يك انقلاب تكنولوژيكي براي جمع آوري سلولهاي ارزان تر و با دوام تر براي تامين قدرت خودروهاي برقي مي پردازد.

نينگده در استان فوجيان در جنوب شرقي چين كه عمدتا به مزارع چاي معروف است، به ندرت در محافل خودرو يا صنعت فناوري مطرح شده است.

اما در روز جمعه باراني در اواخر ماه مه، اين شهر كه كمتر از ۳ ميليون نفر جمعيت دارد، به مركز پيشرفت بزرگ فناوري تبديل شد، جايي كه مي‌تواند عرضه باتري‌هاي جهان را متزلزل كند و چين را از نظر تكنولوژيكي و رقابتي در زمينه تامين ارزان و بادوام مطرح كند.

رابين زنگ يوكون، بنيانگذار و رئيس شركت فناوري Amperex (CATL) فاش كرد كه بزرگترين توليد كننده بسته‌هاي باتري‌ خودروهاي برقي در زمينه توليد باتري‌هايي با يون سديم پيشرفت‌هايي داشته است. دو ماه بعد، CATL از اولين نسل باتري‌هاي سديم-يون خود رونمايي كرد و راه حلي براي تركيب بسته‌هاي اصلي ليتيوم يون با فناوري جايگزين در بسته‌هاي جديد براي بهينه سازي عملكرد ارائه كرد.

“زنگ” در ادامه افزود: برخي از افراد گفته‌اند كه دستيابي به موفقيت در شيمي باتري‌ها سخت خواهد بود، و پيشرفت فقط در ساختار فيزيكي آنها امكان پذير است. ما به طور مداوم تكامل يافته و باتري‌هاي سديم-يون را قادر كرديم وارد مسير سريع صنعتي شدن شوند.

بيشتر باتري‌هاي NEV – از باتري‌هايي كه توسط CATL مونتاژ شده تا بسته‌هاي توليد شده توسط پاناسونيك و سامسونگ – از ليتيوم و كبالت به عنوان مواد اوليه اصلي استفاده مي‌كنند كه هر دو در تعداد كمي از كشورها متمركز شده‌اند.

بر اساس گزارش سازمان زمين شناسي آمريكا، ذخاير ليتيوم جهان در سال ۲۰۲۰ به ۲۱ ميليون تن رسيد كه ۴۴ درصد آن در شيلي، ۲۲ درصد در استراليا، ۹ درصد در آرژانتين و ۷ درصد در چين بود. در همين حال، استراليا تقريبا نيمي از توليد را به خود اختصاص داده است، در حالي كه چين – بزرگترين بازار NEV در جهان – حدود ۸۰ درصد از نيازهاي صنعت را وارد كرده است.

پيش بيني شركت تحقيقاتي انرژي Rystad Energy نشان مي‌دهد با توجه به افزايش تقاضا براي بسته‌هاي باتري‌ ، به دليل محبوبيت و افزايش توليد خودروهاي برقي، عرضه ليتيوم در جهان تا سال ۲۰۲۷ به سمت “كسري شديد عرضه” پيش مي‌رود كه مي‌تواند توليد ۳٫۳ ميليون دستگاه NEV را در آن سال با مشكل مواجه كند.

ذخاير جهاني كبالت ۷٫۱ ميليون تن است كه نيمي از آن در جمهوري دموكراتيك كنگو است كه ۶۸ درصد از توليد جهاني را نيز به خود اختصاص داد. در مقابل، سديم به آساني يافت مي‌شود و تقريباً تمام نشدني است.



بر اساس اعلام موسسه رتبه بندي Fitch Ratings، فروش جهاني خودروهاي برقي در سال گذشته به ۳٫۱ ميليون دستگاه رسيد كه نسبت به سال ۲۰۱۹ ميلادي بيش از ۳۰ درصد افزايش يافته است. انتظار مي‌رود اين خودروها تا سال ۲۰۴۰ ميلادي بيش از ۴۵ درصد از بازار جهاني خودرو را تشكيل دهند در حالي كه اين رقم در سال گذشته ۴ درصد بوده است.

با توجه به محبوبيت خودروهاي برقي در كنار تلاش براي جايگزيني سوخت‌هاي فسيلي با انرژي‌هاي تجديدپذير در توليد برق از طريق شبكه در ميان تلاش جهاني براي كربن زدايي به‌منظور مبارزه با تغييرات آب و هوايي، تقاضا براي فلزات مورد نياز براي توليد باتري‌ همچنان افزايش مي‌يابد.

قيمت ليتيوم هيدروكسيد و كربنات ليتيوم هر دو بيش از سه برابر افزايش يافته و به بيش از ۱۶۰ هزار يوان (۲۴،۸۵۰ دلار آمريكا) در تن رسيده است.

خودروسازان جهاني و توليدكنندگان باتري در مواجهه با كمبودهاي فزاينده به دنبال جايگزيني براي باتري‌هاي ليتيوم يون غالب هستند.

علاوه بر يون سديم، يك فناوري در حال ظهور ديگر باتري‌هاي حالت جامد است كه برخلاف باتري‌هاي مايع ليتيوم يوني از الكتروليت‌هاي جامد استفاده مي‌كنند. در حالي كه هر دو ايمني بالاتري نسبت به باتري‌هاي ليتيوم يوني دارند كه در دماي بالا مستعد آتش گرفتن هستند، اما هزينه‌ها همچنان مانعي براي تجاري سازي باتري‌هاي حالت جامد هستند، زيرا كارشناسان مي‌گويند براي توليد انبوه هنوز چندين سال فاصله داريم.

باتري‌هاي سديم-يون همچنين داراي مزيت شارژ سريع و عملكرد بالاتر در دماهاي پايين در مقايسه با باتري‌هاي يون ليتيوم هستند.

CATL ادعا كرد كه باتري‌ سديم نسل اول خود را مي‌توان در دماي اتاق در مدت ۱۵ دقيقه تا ۸۰ درصد ظرفيت شارژ كرد. به گفته اين شركت، اين باتري در دماي منفي ۲۰ درجه سانتيگراد، پس از شارژ كامل، كمتر از ۱۰ درصد انرژي خود را از دست مي‌دهد.

اين محدوده قابل مقايسه با باتري‌هاي ليتيوم آهن فسفات (LFP) است، يكي از دو نوع اصلي باتري‌هاي ليتيوم يوني. NCM، محصول ديگري كه از نيكل، منگنز و كبالت در نسبت‌هاي مختلف استفاده مي‌كند، داراي ظرفيت بالاتري از ۲۴۰ وات ساعت تا ۳۵۰ وات ساعت بر كيلوگرم است.



خودروهاي تسلا كه از باتري‌هاي LFP و NCA (آلومينيوم نيكل كبالت) استفاده مي‌كنند، مي‌توانند در ۱۵ دقيقه در برخي از ايستگاه‌هاي شارژ سريع شارژ شوند و برد آنها ۲۰۰ مايل (۳۲۰ كيلومتر) است، اما شارژ معمولي تنها ۴۴ مايل برد در ساعت را شارژ مي‌كند.

CATL اعلام كرد كه قصد دارد تا سال ۲۰۲۳ يك “زنجيره صنعتي اساسي” ايجاد كند و از تامين كنندگان، مشتريان و موسسات تحقيقاتي دعوت مي‌كند تا “به طور مشترك ارتقاء و توسعه باتري‌هاي سديم را تسريع كنند”. اگرچه هيچ برآورد هزينه‌اي ارائه نكرده است، CATL در ماه آگوست اعلام كرد كه قصد دارد ۵۸٫۲ ميليارد يوان را از طريق سهام اختصاصي براي تأمين هزينه ساخت كارخانه‌هاي توليد باتري‌ جديد سرمايه گذاري كند.

با اين حال، اين شركت به احتمال زياد از برخي حمايت‌هاي دولتي بهره‌مند مي‌شود. وزارت صنعت و فناوري اطلاعات در اواخر ماه آگوست اعلام كرد كه براي كمك به تسريع تجاري سازي آنها، از اين سياست حمايت مي‌كند، به عنوان بخشي از تلاش‌هاي كلي براي كمك به كشور به‌منظور دستيابي به هدف دوگانه خود يعني حداكثر انتشار دي اكسيد كربن قبل از سال ۲۰۳۰ و به صفر رساندن انتشار كربن تا سال ۲۰۶۰٫

يون سديم همچنين يكي از فناوري‌هاي جديد توليد باتري‌ است كه براي حمايت از كميسيون توسعه و اصلاحات ملي، بزرگترين آژانس برنامه ريزي اقتصادي چين در نظر گرفته شده است. توسعه سريع‌تر ذخيره انرژي بخشي از استراتژي كشور براي افزايش امنيت انرژي و دستيابي به كربن زدايي است.

با اين حال، تحليلگران مي‌گويند سال‌ها طول مي‌كشد تا باتري‌هاي سديم يونيك تجاري شوند، در حالي كه مشتريان بالقوه منتظر پيشرفت و جزئيات بيشتر هستند.



مطمئناً، حتي اگر فناوري يون سديم نويد باتري‌هاي ارزان‌تري را در آينده بدهد، عملكرد و زمان عرضه انبوه آنها در بازار، ناشناخته باقي مي‌ماند. ظرفيت ذخيره انرژي پايين‌تر آنها همچنين مي‌تواند به اجزاي ديگر باتري‌ براي دستيابي به عملكرد مشابه نياز داشته باشد و هزينه‌ها را افزايش دهد.

در حالي كه با افزايش مقياس توليد، اين عوامل در نهايت با صرفه جويي در هزينه‌ها كاهش مي‌يابد، تحليلگران در مورد مناسب بودن باتري‌هاي سديم يون براي خودروهاي برقي شك و ترديد دارند.

نكته‌اي كه در مورد باتري‌هاي يون سديم وجود دارد اين است كه قطعاً نسبت به افزايش هزينه‌هاي فلز- كه نگراني اصلي سازندگان باتري ليتيوم است- به دليل در دسترس بودن سديم، حساسيت كمتري خواهد داشت.

اگر قيمت هر يك از مواد اصلي باتري ۱۰ درصد افزايش يابد، هزينه مواد باتري‌هاي سديم يون تنها ۰٫۸ درصد افزايش مي‌يابد كه بسيار كمتر از ۳٫۲ درصد براي باتري‌هاي LFP و ۴٫۶ درصد براي باتري‌هاي NCM است.

محققان باتري‌هاي يون سديم را يك محصول فوق العاده مي‌دانند كه سهم برخي از باتري‌هاي LFP در بازارهاي EV و سيستم‌هاي ذخيره انرژي را از بين مي‌برد و تا ۲۰۳۰ به فروش ۲۰ گيگاوات ساعت مي‌رسد.

تحليلگران Founder Securities چشم انداز بهتري دارند و پيش بيني مي‌كنند كه ۳۳GWh باتري‌هاي سديم-يون در ماشين‌هاي كوچك و ۲۰۵GWh در سيستم‌هاي ذخيره انرژي تا سال ۲۰۲۵ مستقر شوند.

طبق پيش بيني S&P Global Market Intelligence، اين پيش بيني‌ها در تضاد شديد با ظرفيت توليد جهاني باتري ليتيوم-يوني است كه ممكن است تا سال ۲۰۲۵ از ۷۰۶GWh به ۱٫۴۴۷GWh برسد.



CATL در ابتدا به عنوان يك توليد كننده مجاز در سال ۲۰۱۱، قبل از توسعه فناوري خود، شروع به كار كرد. CATL  به لطف رونق جهانيNEV ، به سرعت توليد خود را از فوجيان به چهار استان ديگر چين – چينگهاي، سيچوان، گوانگدونگ و جيانگ سو گسترش داد. اين شركت در اولين كارخانه خود در آلمان در سال جاري توليد خود را آغاز كرد و پنج سال قبل از آن يك مركز تحقيقاتي در مونيخ افتتاح كرد.

CATL تنها شركتي نيست كه در حال كشف فناوري يون سديم در چين است. در سال ۲۰۱۷، HiNa Battery Technology، انشعابي از موسسه فيزيك آكادمي علوم چين، اولين شركت چيني بود كه به بررسي اين فناوري پرداخت.

HiNa مستقر در جيانگ سو محصول اوليه خود را در يك ماشين كوچك الكتريكي كوچك با سرعت بالا در سال ۲۰۱۸ به نمايش گذاشت. هدف آن ايجاد يك جايگزين رقابتي‌تر براي باتري سرب اسيد آلوده كننده است كه در ۹۰ درصد از چنين خودروهايي بيشتر در مناطق روستايي استفاده مي‌شود. چگالي انرژي باتري به ۱۴۵ وات ساعت بر كيلوگرم رسيد كه بيش از پنج برابر باتري‌هاي سربي اسيدي است.

بر اساس گزارش Founder Securities، شفيلد، فاراديون مستقر در بريتانيا- كه يك دهه پيش تأسيس شد-اولين شركت جهان بود كه به توسعه باتري‌هاي سديم-يون پرداخت.

اين نشان دهنده استفاده از باتري‌هاي سديم-يون در حمل و نقل كم هزينه مانند دوچرخه برقي و اسكوتر است.

يك سال پيش، استارتاپ Natron Energy مستقر در كاليفرنيا يك بسته باتري به اندازه جعبه پيتزا براي استفاده در مراكز داده و شركت‌هاي مخابراتي راه اندازي كرد، اما آنها هنوز محصولي را براي خودروهاي برقي تجاري نكرده‌اند.

منبع: دفتر همكاري فناوري سفارت ايران در پكن