پنج فناوری باتری که آینده خودروهای برقی را متحول می‌کنند؛ از سدیم‑یون تا حالت جامد

گوگرد فراوان و کم‌هزینه است و این شیمی می‌تواند به ازای هر واحد وزن، انرژی بسیار بیشتری نسبت به باتری‌های لیتیوم‑یون متداول ذخیره کند.
 
آژانس بین‌المللی انرژی، لیتیوم‑گوگرد را به عنوان یکی از فناوری‌های نوظهور معرفی کرده که می‌تواند برای کاربردهای نیازمند چگالی انرژی فوق‌بالا مانند کامیون‌های برقی، قایق‌ها و هواپیماها مفید باشد.

با این حال، دوام همچنان مانع بزرگی است. طراحی‌های فعلی از عمر چرخه محدود و سایر مشکلات فنی رنج می‌برند که تجاری‌سازی گسترده را با مانع مواجه کرده است. یک تحلیل تطبیقی اخیر نشان داده که طراحی‌های فعلی لیتیوم‑گوگرد با چالش‌های هزینه و زیست‌محیطی نیز روبرو هستند.
 
چهارمین فناوری، باتری‌های منیزیم‑یون هستند که لیتیوم را با منیزیم جایگزین می‌کنند. منیزیم عنصری فراوان است که از نظر تئوری می‌تواند به ازای هر یون، دو الکترون را منتقل کند؛ در حالی که لیتیوم تنها یک الکترون را جابه‌جا می‌کند.
 
این ویژگی می‌تواند به باتری‌های مبتنی بر منیزیم اجازه دهد مقادیر قابل توجهی انرژی ذخیره کنند. منیزیم همچنین در دسترس‌تر است و می‌تواند فشار بر زنجیره تأمین لیتیوم را کاهش دهد.
 
مشکل اینجاست که یون‌های منیزیم برهمکنش قوی با مواد باتری دارند و توسعه الکترودها و الکترولیت‌هایی که بتوانند در چرخه‌های مکرر به طور کارآمد شارژ و دشارژ شوند را دشوار می‌سازد.

در حال حاضر، فناوری منیزیم‑یون عمدتاً در مرحله پژوهش و توسعه باقی مانده است و هنوز برای خودروهای برقی تجاری آماده نیست.
 
پنجمین و آخرین فناوری، باتری‌های مبتنی بر روی هستند که به دلیل فراوانی، هزینه نسبتاً پایین و امکان طراحی ایمن‌تر، به ویژه سیستم‌های آبی که از الکترولیت‌های مبتنی بر آب استفاده می‌کنند، توجهات را به خود جلب کرده‌اند.
 
فناوری‌هایی مانند باتری‌های روی‑یون و روی‑هوا برای ذخیره‌سازی انرژی و سایر کاربردها در حال توسعه هستند. مزایای بالقوه آنها شامل هزینه کمتر مواد و کاهش خطر آتش‌سوزی است. چالش اصلی در چگالی انرژی و قابلیت شارژ مجدد است.
 
سیستم‌های مبتنی بر روی هنوز به بهبودهای قابل توجهی نیاز دارند تا بتوانند با باتری‌های لیتیوم‑یون در خودروهای سواری رقابت کنند، جایی که وزن و حجم حیاتی هستند.

برخی پژوهش‌های پیشرفته روی باتری‌های روی، عمر چرخه چشمگیری نشان داده‌اند، اما بیشتر این فناوری‌ها در حال حاضر برای ذخیره‌سازی ثابت مناسب‌تر هستند تا خودروها.
 
بر اساس اعلام کارشناسان، آینده باتری‌ها احتمالاً یک برنده واحد نخواهد داشت که جایگزین لیتیوم‑یون در تمام انواع خودروها شود.

باتری‌های سدیم‑یون می‌توانند خودروهای شهری مقرون‌به‌صرفه را تغذیه کنند، باتری‌های حالت جامد می‌توانند خودروهای برقی ممتاز با برد طولانی را هدف قرار دهند و لیتیوم‑گوگرد می‌تواند در نهایت حمل‌ونقل سنگین‌تر را ممکن سازد.
 
شیمی‌های دیگر نیز ممکن است جایگاه خود را در کاربردهای تخصصی پیدا کنند. در حال حاضر، لیتیوم‑یون همچنان فناوری برتر باقی مانده است، اما مسابقه برای ساخت جانشین آن، یا جانشین‌های آن، از هم‌اکنون به شدت در جریان است.
 
گفتنی است که سرمایه‌گذاری جهانی در پژوهش باتری‌های نسل آینده به سرعت در حال افزایش است و انتظار می‌رود در دهه آینده شاهد تحولات شگرفی در این حوزه باشیم که می‌تواند صنعت خودروهای برقی را به طور کامل متحول کند.