رقابت بر سر باتری‌های حالت‌جامد

شرکت سان‌وودا (Sunwoda) در حال توسعه فناوری باتری‌های حالت‌جامد با الکترولیت کامپوزیت پلیمری است؛ این درحالی است که شرکت CATL مسیر متفاوتی را با تمرکز بر الکترولیت سولفیدی دنبال می‌کند. این دو تأمین‌کننده بزرگ چینی، فناوری‌های متفاوتی را برای تولید باتری‌های نسل آینده توسعه می‌دهند و برنامه‌های زمانی جداگانه‌ای برای ورود به مرحله تولید دارند.

بر اساس آخرین اطلاعات منتشرشده، باتری حالت‌جامد سان‌وودا مراحل تأیید طراحی و فرایند تولید را پشت سر گذاشته و همچنان درحال ارزیابی توسط مشتریان خودروساز است. از سوی دیگر، CATL همچنان هدف خود برای آغاز تولید محدود این نوع باتری‌ها در سال ۲۰۲۷ را دنبال می‌کند.

شرکت SEVB، زیرمجموعه فعال در حوزه باتری خودروهای برقی سان‌وودا، روز ۳۰ اکتبر در پاسخ به پرسش‌های سرمایه‌گذاران در سامانه اطلاع‌رسانی بورس شنژن، آخرین وضعیت پروژه باتری‌های حالت‌جامد خود را تشریح کرد. این شرکت نام خودروسازانی را که در حال ارزیابی سلول‌های باتری هستند، اعلام نکرد و اطلاعاتی نیز درباره تعداد نمونه‌های آزمایشی ارائه نداد. سان‌وودا پیش‌تر در ماه مه ۲۰۲۶ از آزمایش این باتری‌ها توسط مشتریان خبر داده بود؛ بنابراین، اظهارات جدید بیشتر به‌روزرسانی روند آزمایش‌های قبلی محسوب می‌شود و به معنای آغاز یک برنامه آزمایشی تازه نیست.

در همین حال، CATL نیز در پاسخ به سرمایه‌گذاران در تاریخ ۲۷ اکتبر، بار دیگر هدف خود برای آغاز تولید محدود باتری‌های حالت‌جامد در سال ۲۰۲۷ را تأیید کرد. این شرکت پیش‌تر در سال ۲۰۲۴ از نمونه اولیه باتری حالت‌جامد ۲۰ آمپرساعتی خود رونمایی کرده بود. تفاوت اصلی دو شرکت در فناوری مورد استفاده آن‌هاست؛ CATL روی الکترولیت سولفیدی تمرکز دارد، درحالی‌که برنامه «شین بی‌شیاو» (Xin Bixiao) سان‌وودا از الکترولیت کامپوزیت پلیمری بهره می‌برد.

سلول‌های پلیمری با فشار کمتر از یک مگاپاسکال کار می‌کنند

باتری حالت‌جامد ۲۰ آمپرساعتی شین بی‌شیاو سان‌وودا، چگالی انرژی ۴۰۰ وات‌ساعت بر کیلوگرم دارد و طبق اعلام شرکت، در شرایط اعمال فشار خارجی کمتر از یک مگاپاسکال، بیش از ۱۲۰۰ چرخه شارژ و دشارژ را تحمل می‌کند.

در ساختار این باتری از یک غشای کامپوزیت پلیمری با ضخامت ۱۲ میکرون و آند سیلیکونی با آنتروپی بالا در مقیاس نانو استفاده شده است. سان‌وودا همچنین اعلام کرده که این سلول باتری آزمایش حرارتی موسوم به Hot Box را در دمای ۲۰۰ درجه سانتی‌گراد با موفقیت پشت سر گذاشته است.

نیاز به فشار خارجی در باتری‌های حالت‌جامد به حفظ تماس مناسب میان الکترودها و الکترولیت جامد مربوط می‌شود؛ چراکه مواد مختلف هنگام شارژ و دشارژ منبسط و منقبض می‌شوند. در برخی طراحی‌های مبتنی بر الکترولیت سولفیدی، برای جلوگیری از افت کیفیت سطح تماس میان اجزای باتری، باید فشار خارجی به‌صورت مداوم حفظ شود. همچنین مواد سولفیدی به فرایند تولید با کنترل دقیق رطوبت نیاز دارند؛ زیرا واکنش آن‌ها با آب می‌تواند به آزاد شدن گاز سمی سولفید هیدروژن (H₂S) منجر شود.

سان‌وودا مدعی است طراحی کامپوزیت پلیمری این شرکت می‌تواند تغییرات حجمی الکترودها را مدیریت کند و در عین حال، تماس میان اجزای سلول را حفظ کند. نیاز به فشار کمتر از یک مگاپاسکال می‌تواند الزامات سازه‌ای مجموعه باتری را کاهش دهد؛ بااین‌حال، نتایج آزمایش در سطح سلول به‌تنهایی ثابت نمی‌کند که می‌توان تمام سازه‌های نگهدارنده و تقویت‌کننده باتری را حذف کرد.

همچنین، عمر چرخه‌ای و نتایج آزمایش حرارتی اعلام‌شده هنوز به معنای اثبات عملکرد مشابه این باتری در یک مجموعه کامل باتری خودرو نیست.

برای درک بهتر تأثیر چگالی انرژی بیشتر، می‌توان یک باتری فرضی ۵۵ کیلووات‌ساعتی را در نظر گرفت که با حفظ بازده مصرف انرژی خودرو، با یک باتری ۸۰ کیلووات‌ساعتی جایگزین شود. در چنین شرایطی، برد حرکتی خودرو بر اساس استاندارد CLTC می‌تواند از ۵۵۰ به ۸۰۰ کیلومتر افزایش یابد. این ارقام معادل تقریبی ۴۵۰ و ۶۶۰ کیلومتر بر اساس استاندارد WLTP هستند. البته این محاسبه صرفاً جنبه توضیحی دارد و پیش‌بینی رسمی سان‌وودا برای یک خودروی مشخص نیست.

خط تولید آزمایشی و کاربرد در صنعت هوانوردی

شرکت SEVB یک خط تولید آزمایشی باتری‌های حالت‌جامد با ظرفیت اسمی سالانه ۰.۲ گیگاوات‌ساعت راه‌اندازی کرده است. نقشه راه این شرکت شامل توسعه نسل دوم باتری‌های سولفیدی با هدف عرضه در سال ۲۰۲۷ و تولید سلول‌هایی با چگالی انرژی بیش از ۵۰۰ وات‌ساعت بر کیلوگرم تا سال ۲۰۳۰ است. بااین‌حال، هر دو مورد درحال‌حاضر اهداف توسعه‌ای محسوب می‌شوند و نباید آن‌ها را تاریخ قطعی آغاز تولید تجاری در نظر گرفت.

الکترولیت‌های سولفیدی هزینه بیشتری نیز دارند. بر اساس ارزیابی مؤسسه Shanghai Metals Market، قیمت هر کیلوگرم الکترولیت سولفیدی Li₆PS₅Cl حدود ۳۵۰۰ تا ۴۵۰۰ یوان است؛ درحالی‌که قیمت الکترولیت‌های مایع متداول حدود ۳۰ تا ۵۰ یوان به ازای هر کیلوگرم برآورد می‌شود. البته این دو ماده جایگزین مستقیم یکدیگر نیستند، اما اختلاف قیمت آن‌ها نشان‌دهنده فاصله هزینه‌ای میان این دو فناوری است.

سان‌وودا همچنین در مرکز تحقیقات مهندسی باتری‌ها در استان گوانگ‌دونگ مشارکت دارد. این مرکز دستیابی به چگالی انرژی حداقل ۴۵۰ وات‌ساعت بر کیلوگرم را برای سلول‌های باتری مورد استفاده در صنعت هوانوردی هدف‌گذاری کرده است. در برنامه توسعه باتری‌های مورد استفاده در هواگردهای برقی عمودپرواز (eVTOL) نیز دستیابی به چگالی توان تخلیه پیوسته حداقل ۱۰۰۰ وات بر کیلوگرم در نظر گرفته شده است.

صنعت هوانوردی یکی از کاربردهای بالقوه باتری‌های با چگالی انرژی بالا به شمار می‌رود؛ بااین‌حال، اهداف اعلام‌شده هنوز به معنای ثبت سفارش تجاری یا دستیابی به تیراژ تولید مشخص نیستند.

برنامه‌های باتری لی اتو و شیائومی

در جریان تبادل نظر با سرمایه‌گذاران در ۳۰ اکتبر، پرسش‌هایی نیز درباره برنامه لی اتو (Li Auto) و شیائومی برای توسعه و تولید مجموعه باتری اختصاصی در برخی مدل‌های خود مطرح شد. سان‌وودا در پاسخ اعلام کرد که به تصمیم مشتریان خود احترام می‌گذارد و تلاش خواهد کرد با توسعه محصولات و بهبود خدمات، فعالیت‌های تجاری خود را گسترش دهد.

هر دو خودروساز از سهام‌داران مهم شرکت SEVB نیز محسوب می‌شوند. لی اتو پیش‌تر با سرمایه‌گذاری ۲.۶۵ میلیارد یوان، معادل تقریبی ۳۹۵ میلیون دلار، موافقت کرده بود تا در ابتدا سهمی معادل ۸.۷۹ درصد از این شرکت را به دست آورد.

پس از آن، شیائومی نیز سرمایه‌گذاری ۱.۷ میلیارد یوانی، معادل حدود ۲۵۳ میلیون دلار، برای خرید ۵.۳۴ درصد از سهام SEVB را پیشنهاد کرد؛ معامله‌ای که به تأیید سهام‌داران نیاز دارد. در صورت نهایی شدن این سرمایه‌گذاری، سهم لی اتو به حدود ۸.۳۲ درصد کاهش می‌یابد و این شرکت پس از سهام‌دار اصلی، در جایگاه دوم قرار خواهد گرفت. شیائومی نیز به سومین سهام‌دار بزرگ SEVB تبدیل می‌شود.

با وجود ارتباط تجاری این دو خودروساز با سان‌وودا، تاکنون نام لی اتو یا شیائومی به‌عنوان یکی از ارزیابان نمونه‌های فعلی باتری حالت‌جامد این شرکت اعلام نشده است. برنامه این دو خودروساز برای تولید باتری‌های اختصاصی، صرفاً زمینه تجاری فعالیت سان‌وودا را نشان می‌دهد و به‌تنهایی نمی‌توان آن را نشانه از دست رفتن سفارش‌ها یا ارتباط مستقیم با پروژه باتری‌های حالت‌جامد دانست.

در مجموع، گام‌های بعدی سان‌وودا شامل اعتبارسنجی باتری در سطح خودرو و دستیابی به فرایند تولید پایدار و تکرارپذیر خواهد بود. فناوری کامپوزیت پلیمری این شرکت می‌تواند جایگزینی برای فناوری سولفیدی باشد؛ اما در نهایت، عواملی مانند بازده تولید، هزینه تمام‌شده، دوام و امکان یکپارچه‌سازی باتری با مجموعه خودرو، موفقیت تجاری آن را تعیین خواهند کرد.