Graphene inaonekana kutatiza soko la betri za gari la umeme (EV) kufikia katikati ya miaka ya 2030, kulingana na jukwaa jipya la uchanganuzi wa akili bandia (AI) ambalo linatabiri mafanikio ya kiteknolojia kulingana na data ya kimataifa ya hataza.

Pamoja na mpito wa kimataifa kuelekea kasi ya kukusanya mfumo wa uchukuzi wa umeme, utafutaji wa betri bora kabisa ya EV - inayotoa uwiano bora wa gharama, msongamano wa nishati, usalama na uendelevu wa mazingira - inakuwa muhimu zaidi. Kuna karibu dazeni za kemia za betri zinazogombea utawala wa soko; yupi ataibuka mshindi ni swali la kweli la trilioni. Kwa angalau muda unaokaribia, betri za jadi zinazotokana na lithiamu zina uwezekano wa kudumisha mtego wao kwenye soko, huku betri za sodiamu zikitoa mbadala wa bei nafuu na kijani kwa matumizi fulani, kulingana na utafiti mpya kutoka Focus, jukwaa la uchambuzi wa AI ambalo linatabiri mafanikio ya kiteknolojia kulingana na data ya kimataifa ya hataza. Ni graphene ibuka na betri za ioni mbili, hata hivyo, ambazo zina uwezekano wa kutatiza soko siku moja.
Utafiti unapendekeza kuwa betri za graphene hasa zitaibuka mapema hadi katikati ya miaka ya 2030 ili kuwapa changamoto wenzao wa lithiamu kwa taji ya EV, kwani bei ya utengenezaji wa graphene inashuka kwa kasi. Maendeleo haya yanaahidi sio tu kuboresha utendaji wa EV lakini pia kutoa manufaa kwa ufanisi wa nishati na malengo ya kupunguza kaboni. "Ikiwa kuna teknolojia moja ya betri ya kuangalia, ni graphene," anasema Jard van Ingen, Mkurugenzi Mtendaji wa Focus na mwanzilishi mwenza.

Vijana wanaojifanya
Focus huchanganua hali ya sasa ya kemia za betri za EV na utabiri ni zipi zitaonekana kutawala katika miaka ijayo. Kwa kutumia mbinu iliyochochewa na utafiti kutoka Taasisi ya Teknolojia ya Massachusetts, jukwaa la Kuzingatia huchakata kiasi kikubwa cha data ya hataza ya kimataifa kwa wakati halisi kwa kutumia aina tatu za AI: miundo ya lugha kubwa hufanya utafiti unaoendelea katika kumbukumbu za kimataifa za data ya hataza kwa uchunguzi wa teknolojia, bao na ulinganisho; utafutaji wa vekta hutoa akili ya wakati halisi juu ya uvumbuzi wa kimataifa na mazingira ya teknolojia; na urejeshaji wa aina nyingi hutoa uchanganuzi wa kutabiri kwa kutambua uhusiano kati ya data na matokeo ya ulimwengu halisi. Focus hukokotoa 'Viwango vya Utayari wa Teknolojia' kwa ajili ya ukomavu wa teknolojia ya betri na 'Kiwango cha Uboreshaji wa Teknolojia' ili kupima ongezeko la utendaji kwa kila dola kwa mwaka wa kemia tofauti za betri.
"Kimsingi, kwa EVs, ni kuhusu kutafuta sehemu hiyo tamu kati ya msongamano wa nishati, usalama, gharama na uendelevu," anasema Kacper Gorski, mkuu wa shughuli za Focus. "Kila moja ya kemia hizi huleta kitu cha kipekee kwenye meza, na maendeleo yao yataunda mustakabali wa uhamaji wa umeme. Swali la msingi ni, hata hivyo, ni zipi zinaendelea haraka na ambazo zinadakwa kupita kiasi?
Focus iligundua kuwa teknolojia zote za betri za lithiamu zinaboreshwa kwa kasi sawa. Kemia kubwa za sasa, lithiamu-nickel-manganese-cobalt na lithiamu-iron-fosfati, zinaboreka mwaka hadi mwaka (YoY) kwa viwango vya 30% na 36%, mtawalia. Betri za salfa ya lithiamu zinaboreshwa kwa 30% YoY na anodi za silikoni kwa 32%, kumaanisha kuwa jozi hizo haziwezi kuharibu soko - teknolojia zinazosumbua kweli zina kasi ya uboreshaji ambayo ni kubwa na ya juu zaidi kuliko washindani wao. Vile vile, ingawa mengi yameandikwa kuhusu uwezo wa betri za lithiamu za hali dhabiti, Focus ilipata teknolojia inaboreshwa kwa kiwango cha 31% YoY, kumaanisha kwamba pia kuna uwezekano wa kutatiza wasimamizi walio madarakani.

Vile vile huenda kwa betri za sodiamu sawa, ambazo zina kiwango cha uboreshaji wa 33% - kuziweka ndani ya hitilafu ya kipimo cha betri za lithiamu-chuma-phosphate. Van Ingen anaeleza kuwa betri za sodiamu zina msongamano wa nishati kiasi, hivyo basi kupunguza umbali wa maili wanazoweza kutoa EVs bila kuongeza uzito kupita kiasi kwenye gari. Wanaweza, hata hivyo, kuwa na maana kwa uhifadhi wa stationary, ambapo uzito sio kikwazo. "Kwa hivyo ikiwa unachohitaji ni betri za bei nafuu kwa mahitaji ya gridi ya taifa, basi betri za sodiamu hufanya akili nyingi," anasema. "Wanaweza hata kufanya kazi kwa EV za hali ya chini - kwa bei nafuu, magari ya uzalishaji wa juu yaliyoundwa kwa umbali mfupi. Ni teknolojia inayoboresha kwa kasi kiasi, haitavuruga kabisa soko.
Ni baadhi ya kemia changa zaidi za betri ambazo zinaleta msisimko zaidi. Betri za magnesiamu-sulphur zinaboreshwa kwa kiwango cha 24.4% YoY, betri za magnesiamu-ioni kwa 26%, betri za nanowire kwa 35% na betri za potassium-ion kwa 36%. Hata hivyo, hizi zote ni nyepesi kwa kulinganisha na betri za graphene, ambazo zinaboreshwa kwa kiwango cha juu cha 48.8% YoY, au betri za ioni mbili, ambazo zinajivunia kiwango cha uboreshaji cha 48.5%. "Kwa sababu kasi ya uboreshaji wa graphene na betri za ioni mbili ni kubwa zaidi na mara kwa mara kuliko kemia zingine za betri, hizi zinaweza kuzingatiwa kuwa ni za usumbufu," anasema van Ingen.
Hata hivyo, katika makabiliano kati ya kemia hizo mbili, Focus anaamini kuwa betri za graphene zina uwezo wa juu zaidi, kwani utafiti unakuzwa zaidi na kipengele hicho kinapatikana kila mahali. Teknolojia inatoa hatua kubwa ya juu kwa utendakazi wa EVs, kuahidi msongamano mkubwa wa nishati, kuongezeka kwa maisha ya mzunguko (idadi ya malipo na mizunguko ya kutokwa ambayo betri inaweza kukamilisha kabla ya kupoteza utendaji) na kuchaji haraka. Ubaya wake kuu kwa sasa ni gharama yake kubwa, inayoendeshwa na tagi ya bei ghali ya uzalishaji wa graphene.
"Graphene ni nyenzo ya kimsingi inayotokana na chanzo chochote cha kaboni," anasema van Ingen. "Nyenzo za msingi ni nyingi sana, ziko kila mahali, lakini njia ya kuibadilisha kuwa graphene ndio kizuizi. Njia za sasa za uzalishaji ni ghali sana.

Betri za Graphene, kisumbufu cha kweli
Ili betri za graphene kutatiza soko la EV, gharama ya utengenezaji wa graphene lazima ishuke kwa kiasi kikubwa. Graphene kwa sasa inazalishwa kwa karibu $200,000 kwa tani, au $200 kwa kilo (kg). Ni vigumu kutabiri jinsi uzalishaji wa bei nafuu unavyohitaji kuwa kabla ya watengenezaji kuanza kuutumia kwenye betri zao, lakini Focus anaamini kuwa hili litafanyika wakati graphene itakapolinganishwa na lithiamu.
Lithium carbonate kwa sasa inagharimu karibu $16/kg kuzalisha na wachambuzi wanaamini kuwa inaweza kushuka zaidi kwa 30% hadi $11/kg mwaka wa 2024. Mbinu ya utabiri ya Focus inakadiria kasi ya uboreshaji wa uzalishaji wa graphene kwa 36.5% YoY. Kwa hivyo, kwa kuchukulia bei ya sasa ya $200/kg na bei inayolengwa ya $11/kg, Focus forecasts uzalishaji wa graphene utakuwa wa bei nafuu vya kutosha kwa nyenzo kulazimisha kuingia kwenye kemia za betri kufikia karibu 2031.

Kulingana na Focus, kuna takriban mashirika 300 kwa sasa yanafanya kazi kwenye teknolojia ya betri ya graphene. Kati ya kampuni kumi bora zilizo na nafasi nzuri ya kutatiza soko la betri kwa kutumia graphene, Focus inaorodhesha Global Graphene Group kama inayoongoza. Kampuni yake tanzu, Kampuni ya Betri ya Asali, hivi majuzi ilitangaza makubaliano ya kipekee na Nubia Brand International yenye lengo la kuboresha uwezo wa utengenezaji na utafiti wa Asali, kwa kuzingatia teknolojia ya hali ya juu ya betri kwa EVs.
Vile vile, StoreDot, kampuni pekee iliyoanza katika kumi bora, imefanya maendeleo ya kuvutia mwaka wa 2023. Kampuni imepangwa kwa ajili ya uzalishaji wa wingi wa seli zake za betri '100in5' mwaka wa 2024. Seli hizi zimeundwa kutoa angalau maili 100 za masafa kwa dakika tano tu za kuchaji. StoreDot imeunda makubaliano ya kimkakati na kampuni kama vile Volvo Cars (Geely), VinFast na Flex|N|Gate. Mapema 2024, ilishirikiana na Volvo Cars' Polestar kwenye onyesho la kwanza la ulimwengu la dakika kumi la kuchaji EV. Ubora wa betri yake umeidhinishwa baada ya kufanyiwa majaribio na watengenezaji 15 wakuu duniani, bila kuonyesha uharibifu hata baada ya mizunguko 1,000 mfululizo ya 'kuchaji haraka sana'.
Toray Industries, kwa upande mwingine, imetambuliwa na Focus kama mchezaji anayerudiwa kwa kasi zaidi (muda wa chini kabisa wa mzunguko). Kampuni imepata maendeleo makubwa katika utafiti wake wa betri ya graphene, ikitengeneza suluhu ya utawanyiko mwembamba wa graphene yenye umajimaji bora na upitishaji umeme na mafuta - yenye manufaa hasa kwa matumizi kama vile betri na nyenzo za nyaya. Kwa hivyo Toray ina uwezo wa kuunda graphene nyembamba sana, ya hali ya juu kutoka kwa nyenzo za bei ghali za grafiti. Teknolojia hiyo, anadai Toray, inatoa maisha bora ya betri kwa 50% kuliko nanotube za kaboni zinazotumiwa kama mawakala wa kudhibiti.
"Kuangalia mbele, kikwazo kikubwa zaidi kwa betri za graphene ni kutafuta njia ya uzalishaji ambayo inaweza kuifanya kwa kiwango kikubwa," anahitimisha van Ingen. Bado ni uwanja unaotawaliwa zaidi na utafiti, lakini hii itaifikisha katika ulimwengu wa kweli ndani ya muongo ujao, kulingana na Focus.
Chanzo kutoka Tu Auto
Kanusho: Maelezo yaliyoelezwa hapo juu yametolewa na just-auto.com bila ya Chovm.com. Chovm.com haitoi uwakilishi na dhamana kuhusu ubora na uaminifu wa muuzaji na bidhaa.