لقد ولت الأيام التي كان بإمكاننا فيها بسعادة إزالة بطاريات الهاتف المحمول لشحنها بشكل منفصل أو استبدالها بأنفسنا عند الحاجة. في الواقع ، أصبحت جميع بطاريات الهواتف الذكية الموجودة في السوق الآن مدمجة ، مما يجعلها غير قابلة للإزالة تمامًا. هذا يعني أيضًا أن معظمنا ربما ليس لديه فكرة عن نوع البطاريات القابلة لإعادة الشحن التي تعمل على تشغيل هواتفنا في الوقت الحاضر. الإجابة المختصرة على ذلك هي بطاريات الليثيوم ، ولكن الإجابة الطويلة هي نوعان رئيسيان من بطاريات الليثيوم - بطاريات الليثيوم أيون (Li-ion) وبطاريات الليثيوم بوليمر (Li-po).
في حين أن بطاريات Li-ion هي حاليًا أكثر أنواع بطاريات الهواتف شيوعًا لمعظم طرازات هواتف iPhone وSamsung، فإن بطاريات Li-po تلحق بالمزيد والمزيد من العلامات التجارية الكبرى بما في ذلك Samsung وXiaomi حيث تطرح هواتفهم نماذج أكثر قوة مدعومة بـ بطاريات لي بو. ومع ذلك، بينما يستمر الصراع بين عائلة بطاريات الليثيوم، فقد ظهرت بطاريات أيونات الصوديوم (Na-ion) بهدوء كمرشح جديد آخر من المرجح أن يغزو صناعة البطاريات القابلة لإعادة الشحن. تابع القراءة لتعرف ما الذي يجعل البطاريات المعتمدة على الصوديوم مميزة للغاية، ولماذا ينظر إليها الكثيرون على أنها مستقبل البطاريات القابلة لإعادة الشحن، وبالطبع الفرص التجارية التي تأتي معها.
جدول المحتويات
حالة السوق للبطاريات القابلة لإعادة الشحن
بطاريات أيون الصوديوم: مستقبل البطاريات القابلة لإعادة الشحن؟
أثر دائم
حالة السوق للبطاريات القابلة لإعادة الشحن
بلغت قيمة سوق البطاريات القابلة لإعادة الشحن 109.5 مليار دولار أمريكي في عام 2022 ومن المتوقع أن ترتفع إلى مستوى مرتفع 165.5 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2028 ، تحقيق معدل نمو سنوي مركب (CAGR) يبلغ 6.93٪. من بين سوق البطاريات القابلة لإعادة الشحن ، من الواضح أن حصة سوق بطاريات Li-ion هي الشركة الرائدة في السوق بلا منازع ، مع سوق عالمي آخر بحث مقالة تتوقع أن تزيد قيمتها بمعدل نمو سنوي مركب قدره 18.1٪ وتصل إلى أكثر من 182.53 دولارًا أمريكيًا بحلول عام 2030.
من ناحية أخرى ، أعادت بطاريات أيون الصوديوم إشعال الاهتمام العام بعد أن استحوذت شركة Faradion Limited على الشركة الرائدة في تكنولوجيا بطاريات أيونات الصوديوم Faradion Limited بالكامل من قبل إحدى الشركات التابعة لشركة Reliance Industries في الهند بقيمة 100 مليون جنيه استرليني في أوائل عام 2022. إمكانات سوق بطاريات أيون الصوديوم ل نظم تخزين الطاقة من المتوقع أن تكون كبيرة ، خاصة بين المصادر المتجددة مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية. ومن ثم فمن المتوقع أن تحقق أ نمو سنوي مركب بلغ٪ 14.68 من عام 2022 إلى عام 2027 ، ليرتفع الرقم من 244 مليون دولار إلى 609 مليون دولار ، أي ما يقرب من 2.5 مرة من إجماليه الأصلي.
بطاريات أيون الصوديوم: مستقبل البطاريات القابلة لإعادة الشحن؟
أطول أمدا
شهد يوليو 2022 شهرًا مبتهجًا في تاريخ تطوير بطاريات أيون الصوديوم ، حيث شهد الأسبوع الأول من الشهر موقعًا إخباريًا علميًا التقارير ربما يكون اكتشافًا مثيرًا بشأن بديل جديد لصيغة إلكتروليت لبطاريات أيون الصوديوم ، والذي لم يعزز تيار الشحن / التفريغ فحسب ، بل تمكن أيضًا من الحفاظ على أداء مستقر حتى بعد الوصول إلى أكثر من 900 دورة. لم يتوقف الاختراق في تكرار بطاريات أيون الصوديوم عند هذا الحد ولكنه استمر بإعلان كسر كبير بعد حوالي أسبوع ، من خلال خبر صحفى من مختبر شمال غرب المحيط الهادئ الوطني (PNNL) التابع لوزارة الطاقة.
في الواقع ، تم وضع بطاريات أيون الصوديوم تحت الأضواء منذ حوالي عام بالضبط ، في يوليو 2021 ، عندما كانت شركة أمبيركس تكنولوجي المحدودة (CATL) ، أكبر مصنع لبطاريات الليثيوم أيون في العالم للسيارات الكهربائية ( EV) ، أصدرت جيلها الأول من بطاريات أيون الصوديوم للسيارات الكهربائية. ومع ذلك ، فإن اكتشافات فريق PNNL في بداية الربع الثالث من عام 2022 قد رفعت بالتأكيد مستوى تحسين بطارية أيون الصوديوم ، حيث زعمت التكنولوجيا المصممة من قبل PNNL أنها غيرت تصميم بطارية أيون الصوديوم بشكل أساسي للتغلب على بعض تحديات تقنية طويلة الأمد.
أحد أهم التحديثات في تصميمهم الجديد لبطارية أيون الصوديوم هو أن فريق البحث تمكن من إطالة عمر البطارية في الاختبارات المعملية من خلال تطور ذكي في المكونات الأساسية السائلة. نتيجة لمفتاح الصيغة هذا ، تم تحسين استقرار إلكتروليتات بطاريات أيون الصوديوم ، التي تعمل بمثابة شريان الحياة الذي يحافظ على دوران الطاقة في البطاريات ، وبالتالي ساعد في تعزيز متانة البطاريات.
تناول باحثو PNNL أيضًا مخاوف السلامة المتعلقة ببطاريات أيون الصوديوم مقارنة بأنظمة الليثيوم أيون في ضوء أ طبيعة النشاط الكيميائي أعلى بكثير من الليثيوممما يزيد من مخاطر الانفجار أو الحوادث الخطيرة. لقد توصلوا إلى اعتماد مادة إطفاء حريق يمكنها العمل عند الفولتية العالية ومقاومة لدرجات الحرارة المختلفة. نتيجة هذه الميزة المطورة حديثًا هي إنشاء طبقة واقية مستقرة ورقيقة للغاية على الأنود تساعد على توفير دورة حياة طويلة لبطاريات أيون الصوديوم.
من المهم أن نلاحظ أن كل هذه التطورات تمكن الباحثين من الحفاظ على ما يصل إلى 90٪ من قدرة بطاريات أيون الصوديوم ، مما يعني أنه سيكون هناك القليل جدًا من فقد السعة حتى بعد دورة شحن ممتدة لأكثر من 300 دورة. بعبارة أخرى ، تساعد كل هذه التحسينات الأخيرة على إطالة أمد القائمة 10 سنوات من العمر المتوقع لأيون الصوديوم البطاريات. لوضع هذه التطورات الأخيرة في منظورها الصحيح ، ضمنت غالبية الشركات المصنعة 300-500 دورة شحن or 3-5 سنوات قبل خسارة حوالي 20٪ (تم الاحتفاظ بنسبة 80٪) في أداء السعة لبطاريات الليثيوم أيون.
تكاليف أقل
تكاليف الصوديوم أقل بشكل لا لبس فيه من الليثيوم من منظور الموارد الطبيعية حيث يتم سرد الصوديوم على النحو التالي الرقم السادس العنصر الأكثر شيوعًا في العالم ، وهو ما يمثل 2.6٪ من قشرة الأرض. من ناحية أخرى ، يشكل الليثيوم حوالي 0.002٪ فقط وهو كذلك احتلت المرتبة 33 على الرسم البياني بدلاً من. مقارنة التكاليف بين بطاريات أيون الصوديوم وبطاريات الليثيوم أيون ليست جديدة في الواقع ؛ باحثين في جامعة ستانفورد، على سبيل المثال ، أشار إلى حقيقة واضحة مفادها أن أيون الصوديوم هو بديل أفضل من وجهة نظر التكلفة وسعى جاهدًا لنشر الاستخدام الواسع النطاق له للمساعدة في خفض تكاليف الإنتاج الإجمالية للبطاريات القابلة لإعادة الشحن. ضع في اعتبارك أنه ، مع ذلك ، تم إعداد التقرير من جامعة ستانفورد منذ أكثر من 5 سنوات ، عندما كانت أسعار الليثيوم لا تزال مستقرة عند حوالي 160,000 يوان صيني للطن (حوالي 24,000 دولار أمريكي / طن في ذلك الوقت).
حتى الآن ، يستمر سعر الليثيوم في الارتفاع وقد ارتفع بأكثر من 350٪ مقارنة بما كان عليه قبل 5 سنوات ، حيث وصل إلى أعلى مستوى له على الإطلاق بأكثر من 590,000 ألف يوان صيني للطن اعتبارًا من نوفمبر 2022. يتماشى الارتفاع الهائل في المواد الخام من الليثيوم مع الطلب المتزايد على السيارات الكهربائية (EVs) بدءًا من الربع الرابع من عام 4 فصاعدًا. حقيقة أن معظم المواد الخام الخاصة بالليثيوم يتم معالجتها إلى منتجات من فئة البطاريات في الصين أدت إلى تفاقم الوضع لأن هذا يعني أن تكلفة تخزين الطاقة تتأثر أيضًا برسوم الشحن الدولية ، والتي تأثرت بشكل كبير بالاضطراب في الصحة العالمية وصناعة سلسلة التوريد في السنوات الأخيرة.
ومن ثم فإن الارتفاع الثابت الكبير في الأسعار يعد سببًا حاسمًا لإيجاد بديل للمكونات القائمة على الليثيوم الآن ، كما أن أيونات الصوديوم الوفيرة بشكل طبيعي ، والتي تضمن توفيرها وتوفرها ، هي في حد ذاتها مبررًا لخيار موثوق به منخفض التكلفة. يوفر هذا سببًا مقنعًا في السعي البحثي لعملية تحسين بطاريات أيون الصوديوم ، خاصةً عندما يعتقد معظم خبراء الصناعة أن استبدال الصوديوم يمكن أن يساعد في تقليل تكاليف البطاريات القابلة لإعادة الشحن عن طريق حول 20-40٪.
نطاق أوسع
بينما يستخدم الغالبية منا على الأرجح بطاريات الليثيوم أيون لهواتفنا ، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة ، والأجهزة الإلكترونية المتنوعة ، والسيارات الكهربائية ، بالإضافة إلى مختلف قطاعات الاستخدام النهائي اليوم ، فقد لا يدرك الكثير منا أن هذه البطاريات تُستخدم في تطبيقات أكثر من تلك الوظائف المعروفة. بالإضافة إلى الأجهزة الإلكترونية وصناعات السيارات الكهربائية ، تم الاستشهاد بأكبر سوقين آخرين لبطاريات الليثيوم أيون مناولة الآلات الثقيلة وتخزين الطاقة المجالات ، ولا سيما قطاع الطاقة المتجددة.
والخبر السار هو: من المتوقع أن يضاعف قطاع الطاقة المتجددة قيمته في غضون 10 سنوات ، بدءًا من 881.7 مليار دولار أمريكي في عام 2020 إلى 1,977.6،2030 مليار دولار أمريكي في عام 8.4 ، وبلغ معدل النمو السنوي المركب XNUMX٪. ومع ذلك ، على الرغم من هذه الإمكانات الهائلة ، مع وصول تكاليف الليثيوم إلى مستوى قياسي عالٍ الآن ، فإن استدامة الطلب على الليثيوم أيون لقطاع الطاقة المتجددة موضع تساؤل. هذا صحيح بشكل خاص بالنظر إلى الكمية الكبيرة من احتياجات الطاقة القادمة من صناعة الطاقة المتجددة ، حيث أن ذلك يعني أن التكلفة الإجمالية الإجمالية أعلى بكثير مطلوبة إذا استمرت أسعار الليثيوم في الارتفاع.
وفي الوقت نفسه ، وبغض النظر عن عامل التكلفة ، فإن بطاريات الليثيوم أيون هي في الواقع ليس خيارًا صديقًا للبيئة، خاصة عندما يتعلق الأمر بالتخزين على نطاق واسع حيث توجد المعادن السامة مثل الكوبالت والنيكل في الليثيوم أيون. قد تسبب هذه المعادن ضررًا لمصادر المياه والنظم البيئية عند التخلص منها. كما تم ربط التخلص غير المناسب من بطاريات الليثيوم أيون بالحرائق في مدافن النفايات أو مرافق إعادة تدوير البطاريات.
لحسن الحظ ، لا التكلفة ولا المخاوف البيئية المرتبطة ببطاريات الليثيوم أيون ذات صلة ببطاريات أيون الصوديوم على الإطلاق لأن الصوديوم وفير بشكل طبيعي من المواد الرخيصة المتاحة بسهولة مع قابلية عالية لإعادة التدوير وتحسين السلامة. كل هذه العوامل تجعل أيون الصوديوم مرشحًا أفضل ليس فقط لتطبيقات البطاريات القياسية للأجهزة الإلكترونية الشائعة ولكن أيضًا للنشر على نطاق أوسع مثل تخزين الطاقة للطاقة المتجددة.
أثر دائم
أدت جهود التطوير الدؤوبة بين العلماء والباحثين في السعي المستمر لتحسين المواد الخام المتاحة لاستبدال أرخص وأفضل لحقل الطاقة إلى أحدث الاكتشافات والتحسينات لبطاريات أيون الصوديوم. أثبتت العديد من الأدلة التي قدمها العلماء أن بطاريات أيون الصوديوم يمكن أن تكون بديلاً أطول أمداً مقارنة ببطاريات الليثيوم أيون ، خاصةً للتطبيقات واسعة النطاق نظرًا لانخفاض التكاليف والوفرة الطبيعية وخصائص الصوديوم المستدامة.
يشير النمو المطرد الاستثنائي للطلب على تخزين الطاقة على نطاق واسع في مجال الطاقة المتجددة إلى وجود مجال كبير للنمو لبطاريات أيون الصوديوم ، خاصة مع زيادة دورة تكرار المنتج. لذلك ينصح المستثمرون المهتمون بدخول السوق قبل ذروته. لمزيد من المعلومات حول الإلهام في تجارة الجملة والأفكار المتعلقة بالمصادر ، قم بزيارة علي بابا يقرأ اليوم.
