أعلنت الشركة الناشئة “سوليد باور” ، وهي شركة رائدة في مجال تطوير بطاريات الحالة الصلبة (ASSB) الآمنة ذات الطاقة العالية والتكلفة التنافسية ، أنها جمعت تمويلا بقيمة 20 مليون دولار في جولة استثمارية من السلسلة A.
و تضم قائمة المستثمرين في تمويل هذه التكنولوجيا التي يقول خبراء الصناعة إنها ستمثل مستقبل البطاريات المستخدمة في الإلكترونيات الاستهلاكية و المركبات الكهربائية : هيونداي ، سامسونج فينتشر إنفستمنت ، سانوه الصناعية ، سولفاي فنتشرز و A123 سيستمز.
و قال المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي “دوغ كامبل” ف بيان الشركة في عام 2012 : “إن بطاريات الحالة الصلبة هي أداة لتغيير قواعد السيارات والإلكترونيات والدفاع وأسواق الأجهزة الطبية ، و تقنياتنا أصبحت مهيأة لإحداث ثورة في الصناعة بمنتج منافس يولي اهتمامًا خاصًا بالسلامة والأداء والتكلفة”.
في ديسمبر من عام 2017 ، أعلنت “سولد بارور” عن عقد شراكة مع مجموعة “بي إم دبليو” لتطوير بطاريات الحالة الصلبة الخاصة بتطبيقات المركبات الكهربائية ولتكييف التكنولوجيا مع متطلبات السيارات الكهربائية عالية الأداء.
و توفر بطاريات الحالة الصلبة طاقة أعلى بكثير من بطاريات أيونات الليثيوم التقليدية مع تقليل التكلفة على مستوى النظام من خلال تقليل الاعتماد على العديد من الحلول الهندسية الباهظة التي يتم نشرها عادة في أنظمة أيونات الليثيوم لضمان التشغيل الآمن لحزمة البطارية.
مزايا بطاريات الحالة الصلبة
تتكون بطاريات الليثيوم – أيون التقليدية من أربعة مكونات : قطبين كهربائيين “إلكترودات” يحملان الشحنة ، و محلول سائل “كهرل” ( إلكتروليت) يقوم بتوصيل الشحنة بين الأقطاب الكهربائية ، وفاصل يمنع الإلكترودات من التلامس و قصر البطارية.
و ستحتاج بطاريات المستقبل إلى حمل المزيد من الطاقة بنفس حجم ووزن بطاريات اليوم. و لتحقيق ذلك ، يحتاج الكيميائيون إلى استخدام مواد ذات كثافة طاقة أعلى من تلك المستخدمة اليوم. و لكن إذا كنت تتذكر قصة هاتف “سامسونج غالاكسي نوت 7” ، فستعرف أن بطاريات الليثيوم أيون التقليدية تعاني من مشاكل السلامة. حيث أن التعبئة في مزيد من الطاقة يزيد فقط من المخاطر.
ستعمل بطارية ذات الحالة الصلبة على حل العديد من هذه المشاكل. أولاً ، من شأن مثل هذه البطارية أن تقضي على استخدام الكهرل و الفواصل السائلة ، التي تميل إلى أن تكون أكثر المكونات القابلة للاشتعال في بطاريات الليثيوم أيون اليوم.
ثانياً ، يمكن للكهرل الصلبة ، من الناحية النظرية ، أن يؤدي الوظيفة المزدوجة للكهرل والفاصل. وبالتالي ، يمكن بدلاً من ذلك استخدام المساحة المستخدمة بواسطة أجهزة الفصل بمواد أكثر كثيفة الطاقة.
وأخيرًا ، فإن القضاء على السوائل يسمح لمصممي البطاريات باستخدام أنودات معدن الليثيوم ، وهي المادة الأنودية الأكثر كثافة للطاقة ، والتي يمكن لبطارية ليثيوم أيون استخدامها. و قد يؤدي الجمع إلى إنشاء بطارية تضاعف كثافة طاقة البطارية ، كذلك أمانها و ربما تكلفتها.
لكن جميع بطاريات الحالة الصلبة التي تم تطويرها حتى الآن ظلت غير قابلة للتطبيق من الناحية التكنولوجية. ذلك لأن نقل الشحنات من قطب إلى آخر بشكل فعال يكون أصعب في المواد الصلبة منه في السوائل. و حتى إذا كان الكيميائيون قادرين على التوصل إلى مواد صلبة موصلة بشكل أفضل ، فإن هذه المواد أو تضمينها في البطاريات يزيد من تكلفتها بشكل كبير بالنسبة لمنتج ذي إنتاج تجاري.
و بالنسبة لـ “سوليد باور” فتقول أن أبحاثها التي أجريت في جامعة كولورادو حققت حلولا لهذه التحديات . و يعتقد خبراء الذين استشارهم موقع كوارتز أن الشركة لديها جميع المكونات الصحيحة في بطارية الحالة الصلبة الخاصة بها ويبدو أنها تسير على الطريق الصحيح نحو بناء منتج تجاري.
و تستخدم”سوليد باور” مواد الكاثود المتوفرة بالسوق ، والتي تقترب من حدود أدائها النظري اليوم ، بالاشتراك مع أنود معدن الليثيوم و الكهارل الصلبة المصنوعة من الليثيوم والكبريت والفوسفور.
و أشار تقرير “كوراتز” الى أنه يمكن استخدام خلايا البطاريات المصنوعة في مخبر الشركة الناشئة ، والتي تعد معيارًا قياسيًا للاختبار ، بدورة تفريغ وشحن تصل الى 200 ، والتي قال أحد الخبراء إنها إنجاز رائع لهذا النوع من البطاريات في المرحلة الحالية من التطوير. و عند 300 واط / ساعي لكل كلغ (Wh / kg) ، فإنها تتفوق على كثافة طاقة بطاريات الليثيوم أيون الحالية ، والتي تأتي أقل من 250 واط / ساعي لكل كلغ .
آفاق المنتج التجاري
في النصف الأول من عام 2018 ، ضخ المستثمرون في شركات تطوير و إنتاج البطاريات ضعف المبلغ الذي تم ضخه في عام 2017 بأكمله.
سيتم استخدام التمويل الذي تم جمعه لبناء مصنع صغير في لويسفيل ، كولورادو . و لكن يشير بعض محللي الصناعة الى أن هذا المشروع سيواجه بعض المخاطر. حيث أن العديد من الشركات الناشئة فشلت في هذا الأمر مثل : “A123 Systems” و “Aquion” ، و التي قامت ببناء مصانع في الولايات المتحدة لتجد في الأخير أنها مكلفة للغاية للمنافسة في السوق.
وقال مؤسسوا “سوليد باور” إنهم يتوقعون بناء منشآتهم الخاصة لاختبار بعض التعديلات التي ستلزم لإنتاج بطاريات الحالة الصلبة الخاصة بهم. و مثل هذه التعديلات يمكن أن تضيف إلى تكلفة التصنيع ، لكن “جوش جاريت” ، كبير مسؤولي التقنية في الشركة ، يقول إن الهدف هو خفض تكلفة التصنيع إلى 100 دولار / كيلوواط ساعي – أي حوالي ثلث السعر الحالي لبطاريات الليثيوم أيون. و هذا تحدٍ كبير للتكنولوجيا التي لم تثبت نجاحها بعد.
وبمجرد تشغيل المصنع ، ستقوم شركة “سوليد باور” بتأمين عقود مع شركات في قطاعات الأدوية والدفاع والغاز والنفط لاختبار البطاريات لمختلف التطبيقات. و إذا نجحت هذه الاختبارات ، تأمل الشركة في أن تكون في المنتجات التجارية متاحة في غضون 18 شهرا.
و يقول “دوغ كامبل” ، إن العائدات من مثل هذه التطبيقات ستُستخدم لمزيد من التعديل والتوسع في تقنياتها على أمل إدخال بطارياتها في صناعة السيارات الكهربائية.
و مع زيادة اعتماد السيارات الكهربائية ، ستنمو سوق البطاريات من حوالي 100 جيغاواط ساعي (GWh) اليوم إلى أكثر من 1500 جيغاواك ساعي بحلول عام 2030 ، وفقًا لتقرير “بلومبيرغ نيو إنيرجي فاينانس”.
و تشمل قائمة المنافسين كل من الشركات الناشئة : Pellion Technologies و Sion Power و PolyPlus و Solid Energy Systems و Ion Storage Systems ، و كذلك شركات الالكترونيات الاستهلاكية مثل سامسونج و إل جي و CATL الصينية.
