أهم ما تحتاج إلى معرفته
- تمكنت LG من تحقيق استقرار غير مسبوق لبطاريات LMR التجريبية، حيث احتفظت بـ 92.2% من سعتها بعد 883 دورة شحن، وذلك بتعديل بروتوكولات الشحن والتفريغ وعملية التشكيل.
- توفر بطاريات LMR وعودًا كبيرة بتكاليف أقل وكثافة طاقة أعلى بنسبة 33% مقارنة ببطاريات LFP، مما يجعلها بديلاً جذابًا للسيارات الكهربائية.
- بالرغم من التقدم المحرز، لا تزال بطاريات LMR بحاجة لإثبات أدائها في سرعة الشحن والطقس البارد والعمر الافتراضي الواقعي قبل اعتمادها على نطاق واسع.
- اكتشفت LG طرقًا لتحسين متانة بطاريات LMR من خلال تعديل جهود التشغيل وعملية التصنيع.
- تعد بطاريات LMR بتكاليف أقل مقارنة بالبطاريات الغنية بالنيكل وكثافة طاقة أعلى من بطاريات LFP.
- النتائج واعدة، لكن سرعة الشحن، وأداء الطقس البارد، وطول العمر الافتراضي في العالم الحقيقي لا تزال غير مثبتة.
تبدو فكرة بطاريات السيارات الكهربائية الأرخص رائعة، إلى أن تبدأ هذه البطاريات في فقدان قدرتها على أداء وظيفتها الأساسية. لطالما كانت هذه إحدى المشكلات الرئيسية التي تواجه بطاريات الليثيوم الغنية بالمنغنيز (LMR)، والتي تعد من البدائل الواعدة للكيميائيات منخفضة التكلفة مثل فوسفات حديد الليثيوم (LFP). تحمل هذه البطاريات وعودًا كبيرة من حيث التكلفة وكثافة الطاقة، لكن تساؤلات كثيرة لا تزال قائمة حول مدى عمرها الافتراضي.
قدمت LG Energy Solution وجامعة سيول الوطنية إجابة مفيدة لجزء من هذه المشكلة على الأقل. فقد احتفظت خلايا بطاريات LMR التجريبية الخاصة بهم بنسبة مذهلة بلغت 92.2% من طاقتها الأولية بعد 883 دورة شحن وتفريغ. يُتوقع عادةً أن تدوم السيارات الكهربائية ما بين 1000 و 2000 دورة شحن.
صرح البروفيسور جونغوو ليم من جامعة سيول الوطنية في الدراسة قائلاً: “حددت هذه الدراسة أسباب التدهور في بطاريات LMR من منظور قابلية الأكسجين للانعكاس، وأظهرت أنه يمكن تحسين استقرار الخلايا من خلال تصميم البروتوكول الكهروكيميائي وحده. لقد أكدنا أن تحقيق الاستقرار طويل الأمد في بطاريات LMR يتطلب دراسة شاملة ليس فقط لظروف الشحن ولكن أيضًا لظروف التفريغ.”
تعد بطاريات LMR عضوًا آخر في عائلة بطاريات الليثيوم أيون، وتتميز بمهبط يعتمد بشكل كبير على المنغنيز. جاذبية هذه الكيمياء سهلة التفسير: المنغنيز أرخص وأكثر وفرة من النيكل والكوبالت. فاستخدام كميات أكبر منه يقلل من المكونات باهظة الثمن، مع إمكانية الحصول على بطارية ليست رخيصة فحسب، بل تؤدي أيضًا بنفس كفاءة بطارية النيكل والكوبالت والمنغنيز (NCM) التقليدية.
في هذه التجارب الأخيرة، سعت LG إلى التحكم بشكل أفضل في تفاعلات الأكسجين داخل المهبط. فالأكسجين هو ما يساعد بطاريات LMR على تخزين الطاقة، لكن التفاعلات التي يسببها داخل الخلية يجب أن تنعكس أثناء التفريغ، وإلا فقد تتلف البنية وتتسبب في تراكم الغازات، وهو أمر لا يُرغب فيه داخل خلية بطارية محكمة الإغلاق.
قام الباحثون بتغيير جهود التشغيل للتحكم بشكل أفضل في تلك التفاعلات. أدى خفض حد قطع الشحن من 4.6 إلى 4.3 فولت إلى تحسين استعادة الأكسجين من 86% إلى 97%. كما ساعد السماح بالتفريغ حتى 2 فولت بدلاً من 3 فولت. وجمعت LG هذه التعديلات مع عملية تشكيل بدرجة حرارة منخفضة، وهي عملية التكييف الأولية التي تخضع لها الخلايا أثناء التصنيع. ساعد هذا البروتوكول المحسّن أيضًا في تقليل توليد الغازات والأضرار الهيكلية.
توضح LG أن “هذا البحث يتناول أحد التحديات الرئيسية التي تواجه بطاريات LMR. ويُظهر أنه يمكن تأمين عمر بطارية مستقر حتى في الخلايا كبيرة الحجم من خلال القمع الفعال لتوليد الغاز، مما يوفر أساسًا مهمًا للنمو في سوق بطاريات LMR من الجيل التالي.”
تستثمر بعض شركات صناعة السيارات بالفعل بكثافة في تقنية LMR. تتوقع GM تحقيق وفورات كبيرة في التكاليف من تطبيق هذه الكيمياء في سياراتها الكهربائية الإنتاجية. لكن المكونات الأرخص لا تكفي وحدها. لقد عانت بطاريات LMR من فقدان السعة وانخفاض الجهد، وكلاهما يقلل من إنتاج طاقة البطارية.
توقعت GM كثافة طاقة أعلى بنسبة 33% من بطاريات LFP بتكلفة مماثلة لخلايا LMR الخاصة بها. إن وعد LMR هو أحد الأسباب التي تجعل الشركة تعيد النظر فيما إذا كانت بطاريات LFP تنتمي إلى تشكيلة سياراتها الكهربائية المستقبلية. وكانت GM و LG قد أعلنتا سابقًا عن خطط لإنتاج LMR في الولايات المتحدة بحلول عام 2028.
لكن في حين أن هذا البحث الجديد من LG مشجع، لم تُظهر الشركة بعد ما إذا كانت خلايا LMR الخاصة بها تتفوق على بطاريات LFP الإنتاجية من حيث سرعة الشحن، أو الأداء في الطقس البارد، أو العمر الافتراضي. هذا تقدم رغم كل شيء، ويبقي بطاريات LMR تحت المراقبة، لكن حتى نراها في سيارة كهربائية إنتاجية، لن نعرف مدى بقاء هذا الوعد بعد الانتقال من المختبر إلى سيارتك.
التعليقات مغلقة.