گرافن قرار است بازار باتری خودروهای برقی را مختل کند

بر اساس یک پلت فرم جدید تجزیه و تحلیل هوش مصنوعی (AI) که پیشرفت های تکنولوژیکی را بر اساس داده های ثبت اختراع جهانی پیش بینی می کند، به نظر می رسد گرافن بازار باتری خودروهای الکتریکی (EV) را تا اواسط دهه 2030 مختل کند.

با افزایش سرعت انتقال جهانی به سمت سیستم حمل و نقل برقی، جستجو برای باتری EV کامل - که تعادل ایده‌آل هزینه، چگالی انرژی، ایمنی و پایداری محیطی را ارائه می‌کند - برجسته‌تر می‌شود. حدود دوازده شرکت شیمیایی باتری وجود دارد که برای تسلط بر بازار رقابت می کنند. اینکه کدام یک پیروز میدان خواهد شد، مسئله واقعی تریلیون دلاری است. بر اساس تحقیقات جدید Focus، یک پلت فرم تجزیه و تحلیل هوش مصنوعی که پیشرفت های تکنولوژیکی را بر اساس داده های ثبت اختراع جهانی پیش بینی می کند، حداقل در کوتاه مدت، باتری های مبتنی بر لیتیوم سنتی احتمالاً قدرت خود را در بازار حفظ خواهند کرد، با باتری های مبتنی بر سدیم که جایگزینی ارزان و سبز برای کاربردهای خاص هستند. با این حال، گرافن و باتری‌های دو یونی نوظهور هستند که احتمالاً روزی بازار را مختل خواهند کرد.

این تحقیق نشان می‌دهد که باتری‌های گرافن به‌ویژه در اوایل تا اواسط دهه 2030 ظاهر می‌شوند تا همتایان لیتیومی خود را برای تاج خودروهای الکتریکی به چالش بکشند، زیرا قیمت تولید گرافن به شدت کاهش می‌یابد. این توسعه نه تنها عملکرد خودروهای برقی را به میزان قابل توجهی بهبود می بخشد، بلکه به اهداف کاهش کربن و بهره وری انرژی نیز کمک می کند. جرد ون اینگن، مدیر عامل و یکی از بنیانگذاران Focus می گوید: «اگر یک فناوری باتری وجود داشته باشد که باید به آن توجه کرد، آن گرافن است.

مدعیان جوان

Focus وضعیت فعلی شیمی باتری EV را تجزیه و تحلیل می کند و پیش بینی می کند که کدام یک از آنها در سال های آینده تسلط خواهند داشت. پلت فرم فوکوس با استفاده از رویکردی الهام گرفته از تحقیقات موسسه فناوری ماساچوست، حجم زیادی از داده‌های ثبت اختراع جهانی را در زمان واقعی با استفاده از سه نوع هوش مصنوعی پردازش می‌کند: مدل‌های زبان بزرگ تحقیقات مستمری را در آرشیو داده‌های ثبت اختراع جهانی برای جستجوی فناوری، امتیازدهی و مقایسه انجام می‌دهند. جستجوی برداری اطلاعات بی‌درنگ در زمینه نوآوری و فناوری جهانی فراهم می‌کند. و رگرسیون چند متغیره با شناسایی روابط بین داده ها و نتایج دنیای واقعی، تجزیه و تحلیل پیش بینی کننده ارائه می دهد. Focus «سطوح آمادگی فناوری» را برای بلوغ فن‌آوری‌های باتری و «نرخ بهبود فناوری» را برای اندازه‌گیری افزایش عملکرد به ازای هر دلار در سال از مواد شیمیایی مختلف باتری محاسبه می‌کند.

کاکر گورسکی، رئیس عملیات فوکوس می‌گوید: «در اصل، برای خودروهای الکتریکی، همه چیز در مورد یافتن آن نقطه شیرین بین چگالی انرژی، ایمنی، هزینه و پایداری است. هر یک از این مواد شیمیایی چیزی منحصر به فرد را به جدول می آورد و توسعه آنها آینده تحرک الکتریکی را شکل خواهد داد. با این حال، سوال کلیدی این است که کدام یک در واقع به سرعت پیشرفت می کنند و کدام یک بیش از حد تبلیغ می شود؟

Focus دریافت که تمام فناوری‌های باتری مبتنی بر لیتیوم با سرعت‌های مشابه در حال بهبود هستند. شیمی غالب فعلی، لیتیوم-نیکل-منگنز-کبالت و لیتیوم-آهن-فسفات، سال به سال (سالانه) به ترتیب با نرخ های 30% و 36% بهبود می یابند. باتری‌های سولفور لیتیوم در سال 30 درصد و آندهای سیلیکون با 32 درصد بهبود می‌یابند، به این معنی که بعید است این جفت در بازار اختلال ایجاد کند - فناوری‌های واقعاً مخرب سرعت بهبود قابل توجهی و پیوسته بالاتر از رقبای خود دارند. به طور مشابه، اگرچه در مورد پتانسیل باتری‌های لیتیومی حالت جامد مطالب زیادی نوشته شده است، اما Focus دریافت که این فناوری تنها با نرخ 31 درصد در سال در حال بهبود است، به این معنی که بعید است که این باتری‌ها را مختل کند.

همین امر در مورد باتری های سدیم هیپ مشابه نیز صدق می کند که دارای نرخ بهبودی 33 درصدی هستند - که آنها را در خطای اندازه گیری باتری های لیتیوم-آهن-فسفات قرار می دهد. ون اینگن توضیح می‌دهد که باتری‌های سدیمی دارای چگالی انرژی نسبتاً متوسطی هستند و مسافت پیموده شده را که می‌توانند به خودروهای برقی ارائه کنند بدون اضافه کردن وزن بیش از حد به خودرو، محدود می‌کنند. با این حال، آنها برای ذخیره سازی ثابت، جایی که وزن یک عامل محدود کننده نیست، منطقی هستند. او می‌گوید: «بنابراین اگر تنها چیزی که نیاز دارید باتری‌های نسبتاً ارزان برای نیازهای شبکه است، باتری‌های سدیمی بسیار منطقی هستند. آن‌ها حتی می‌توانند برای خودروهای الکتریکی پایین‌رده کار کنند – خودروهای بسیار ارزان و با حجم بالا که برای مسافت‌های کوتاه طراحی شده‌اند. این یک فناوری نسبتاً سریع در حال بهبود است، فقط بازار را کاملاً مختل نمی کند.

این برخی از مواد شیمیایی نوپا باتری است که بیشترین هیجان را ایجاد می کند. باتری های سولفور منیزیم با نرخ 24.4 درصد در سال، باتری های یون منیزیم با 26 درصد، باتری های نانوسیم با 35 درصد و باتری های یون پتاسیم با 36 درصد بهبود یافته اند. با این حال، این باتری‌ها در مقایسه با باتری‌های گرافن، که با 48.8 درصد سالانه بهبود می‌یابند، یا باتری‌های دو یونی، که نرخ بهبود سالانه 48.5 درصدی دارند، کم رنگ هستند. ون اینگن می‌گوید: «از آنجایی که سرعت بهبود باتری‌های گرافن و دو یونی به طور قابل توجهی و پیوسته بالاتر از سایر باتری‌های شیمیایی است، می‌توان آن‌ها را مختل‌کننده دانست.

با این حال، در یک تقابل بین این دو شیمی، فوکوس معتقد است باتری‌های گرافن پتانسیل بالاتری دارند، زیرا تحقیقات توسعه‌یافته‌تر شده و این عنصر در همه جا حاضرتر است. این فناوری گام بزرگی را برای عملکرد خودروهای الکتریکی ارائه می‌کند، نویدبخش چگالی انرژی بالا، افزایش عمر چرخه (تعداد چرخه‌های شارژ و دشارژی که یک باتری می‌تواند قبل از از دست دادن عملکرد کامل انجام دهد) و شارژ سریع. نقطه ضعف اصلی آن در حال حاضر هزینه گزاف آن است که ناشی از قیمت گران قیمت تولید گرافن است.

ون اینگن می گوید: گرافن یک ماده واقعاً اساسی است که از هر منبع کربنی به دست می آید. مواد پایه واقعاً فراوان است، در همه جا وجود دارد، اما راه تبدیل آن به گرافن محدودیت است. روش‌های تولید فعلی بسیار گران هستند.»

باتری های گرافن، مختل کننده واقعی

برای اینکه باتری های گرافن بازار خودروهای الکتریکی را مختل کنند، هزینه تولید گرافن باید به میزان قابل توجهی کاهش یابد. گرافن در حال حاضر حدود 200,000 دلار در هر تن یا 200 دلار در هر کیلوگرم (کیلوگرم) تولید می شود. پیش‌بینی اینکه تولید چقدر باید ارزان باشد قبل از اینکه سازندگان شروع به استفاده از آن در باتری‌های خود کنند، دشوار است، اما فوکوس معتقد است این اتفاق زمانی رخ می‌دهد که گرافن با لیتیوم قابل مقایسه باشد.  

در حال حاضر تولید کربنات لیتیوم حدود 16 دلار در کیلوگرم هزینه دارد و تحلیلگران معتقدند که ممکن است در سال 30 با 11 درصد کاهش به 2024 دلار در کیلوگرم برسد. روش پیش بینی فوکوس سرعت بهبود تولید گرافن را 36.5 درصد در سال تخمین می زند. بنابراین، با فرض قیمت فعلی 200 دلار/کیلوگرم و قیمت هدف 11 دلار/کیلوگرم، فوکوس پیش‌بینی می‌کند که تولید گرافن به اندازه‌ای ارزان می‌شود که این ماده تا حدود سال 2031 وارد مواد شیمیایی باتری شود.

به گفته فوکوس، در حال حاضر حدود 300 سازمان بر روی فناوری باتری گرافن کار می کنند. از بین ده شرکت برتر که بهترین موقعیت را برای ایجاد اختلال در بازار باتری با گرافن دارند، Focus گروه Global Graphene را به عنوان پیشرو رتبه بندی می کند. شرکت تابعه آن، Honeycomb Battery Company، اخیراً یک قرارداد ترکیبی برجسته با Nubia Brand International با هدف افزایش قابلیت‌های تولیدی و تحقیقاتی Honeycomb با تمرکز اصلی بر فناوری باتری پیشرفته برای خودروهای الکتریکی اعلام کرد.

به طور مشابه، StoreDot، تنها استارت آپ در میان ده شرکت برتر، در سال 2023 پیشرفت چشمگیری داشته است. این شرکت برای تولید انبوه سلول های باتری '100in5' خود در سال 2024 آماده شده است. این سلول ها برای ارائه حداقل 100 مایل برد با تنها پنج دقیقه شارژ طراحی شده اند. StoreDot قراردادهای استراتژیک با شرکت هایی مانند Volvo Cars (Geely)، VinFast و Flex|N|Gate منعقد کرده است. در اوایل سال 2024، با Polestar شرکت Volvo Cars در اولین نمایش ده دقیقه ای شارژ EV در جهان همکاری کرد. کیفیت باتری آن پس از آزمایش توسط 15 سازنده پیشرو جهانی تأیید شده است و حتی پس از 1,000 چرخه شارژ سریع متوالی، هیچ کاهشی نشان نمی دهد.

از سوی دیگر، Toray Industries توسط Focus به عنوان سریعترین پخش کننده تکرار (کمترین زمان چرخه) شناخته شده است. این شرکت پیشرفت قابل توجهی در تحقیقات باتری گرافن خود داشته است و یک محلول پراکندگی گرافن فوق‌العاده نازک با سیالیت عالی و هدایت الکتریکی و حرارتی - به ویژه برای کاربردهایی مانند باتری و مواد سیم‌کشی مفید است. بنابراین Toray قادر است گرافن بسیار نازک و باکیفیت را از مواد گرافیت ارزان بسازد. Toray ادعا می کند که این فناوری عمر باتری 50 درصد بهتری نسبت به نانولوله های کربنی سنتی که به عنوان عوامل رسانا استفاده می شوند ارائه می دهد.

ون اینگن نتیجه‌گیری می‌کند: «با نگاهی به آینده، بزرگترین گلوگاه در حال حاضر برای باتری‌های گرافن، یافتن روشی برای تولید است که واقعاً بتواند آن را در مقیاس انجام دهد». به گفته فوکوس، این هنوز حوزه ای است که عمدتاً تحت سلطه تحقیقات است، اما این موضوع در دهه آینده آن را به دنیای واقعی منجنیق خواهد کرد.

منبع از فقط خودکار

سلب مسئولیت: اطلاعات ذکر شده در بالا توسط just-auto.com مستقل از Chovm.com ارائه شده است. Chovm.com هیچ گونه نمایندگی و ضمانتی در مورد کیفیت و قابلیت اطمینان فروشنده و محصولات نمی دهد.