بطارية الحالة الصلبة جاهزة للاستخدام في وقت مبكر من عام 2027؟ تقنيات البطاريات الثورية من تويوتا لمستقبل السيارات الكهربائية (BEVs)

تقنيات البطاريات الثورية من تويوتا لمستقبل السيارات الكهربائية (BEVs)

كشفت تويوتا مؤخراً عن تقنيات بطاريات جديدة مثيرة للإعجاب للسيارات الكهربائية المستقبلية (BEVs)، بما في ذلك بطارية الحالة الصلبة المبتكرة ذات المدى الممتد والشحن السريع.

التزام تويوتا بالتنقل المستدام

نحن متحمسون لالتزام تويوتا بالتنقل المستدام وتحسين جميع جوانب الجيل القادم من السيارات الكهربائية بالبطارية لتحقيق أقصى قدر من استخدام البطارية والكفاءة. الهدف الرئيسي هو تحقيق مدى يصل إلى 1000 كيلومتر، وبالتالي معالجة المخاوف بشأن نطاق السيارات الكهربائية. وتستثمر تويوتا في استراتيجية شاملة تتضمن البحث والتطوير وتوسيع القدرة الإنتاجية للبطاريات ومكونات الهيدروجين. تتمثل رؤية الشركة في إنشاء مجتمع خالٍ من الكربون بحلول عام 2050 وتقليل الانبعاثات طوال دورة حياة السيارة.

بطاريات الحالة الصلبة – تكنولوجيا واعدة

توفر بطاريات الحالة الصلبة الجديدة، التي تستخدم الإلكتروليتات الصلبة، كثافة طاقة أعلى، وسلامة محسنة، وعمرًا أطول وأوقات شحن أقصر مقارنة بالبطاريات التقليدية. وعلى الرغم من أنه لا تزال هناك تحديات في توسيع نطاق الإنتاج وخفض التكاليف، إلا أن هذه البطاريات يُنظر إليها على أنها تقنية واعدة لتحسين أداء وسلامة البطاريات في مختلف التطبيقات، بما في ذلك السيارات الكهربائية. إن صناعة السيارات، جنبًا إلى جنب مع الشركات المصنعة للبطاريات ومعاهد البحوث، عازمة على التغلب على هذه التحديات ومواصلة تطوير تكنولوجيا البطاريات.

السيارات الكهربائية كبديل مستدام

يساهم الاستخدام المتزايد للطاقات المتجددة والتقدم في تكنولوجيا البطاريات في زيادة أهمية السيارات الكهربائية كبديل مستدام لمحركات الاحتراق التقليدية. إن الجهود التي تبذلها شركة Prime Planet Energy & Solutions، وهي مشروع مشترك بين تويوتا وباناسونيك، لتسريع عملية تطوير بطاريات عالية الأداء للسيارات الكهربائية، تمثل خطوة أخرى نحو مستقبل أكثر خضرة. تعمل هذه الشركة على توفير حلول البطاريات المتقدمة لصناعة السيارات بأكملها.

التحديات والحلول

في حين أن بطاريات الحالة الصلبة تبدو واعدة، لا تزال هناك بعض التحديات التي يتعين التغلب عليها. يعد توسيع نطاق الإنتاج وخفض التكاليف المرتبطة به من العوامل الحاسمة للاستخدام الواسع النطاق لبطاريات الحالة الصلبة في السيارات الكهربائية. وتعمل تويوتا وغيرها من شركات تصنيع السيارات بشكل وثيق مع معاهد البحوث والموردين لمواجهة هذه التحديات. ويجري تطوير تقنيات جديدة وعمليات إنتاج متقدمة لجعل الإنتاج الضخم لبطاريات الحالة الصلبة مجديًا اقتصاديًا.

مزايا بطاريات الحالة الصلبة

توفر بطاريات الحالة الصلبة عددًا من المزايا مقارنة ببطاريات الليثيوم أيون التقليدية. يؤدي تجنب الشوارد السائلة إلى زيادة السلامة بشكل كبير عن طريق تقليل مخاطر التسربات والحرائق. تتيح كثافة الطاقة الأعلى إمكانية القيادة لمسافات أطول بشحنة واحدة، مما يقلل بشكل كبير من قلق المستهلكين بشأن المدى. بالإضافة إلى ذلك، يتم إطالة عمر البطارية، مما يؤدي إلى تقليل دورات الاستبدال وتقليل التكلفة الإجمالية لملكية السيارة.

دور بطاريات الحالة الصلبة في تحول الطاقة

يعد تحول الطاقة قضية مركزية في مكافحة تغير المناخ وتعزيز مصادر الطاقة المستدامة. تلعب السيارات الكهربائية دورًا حاسمًا في هذه العملية لأنها تتيح استخدام الطاقة المتجددة في قطاع النقل. توفر بطاريات الحالة الصلبة الفرصة لزيادة تحسين أداء ومدى السيارات الكهربائية وبالتالي تسريع قبول وانتشار التنقل الكهربائي.

نظرة على مستقبل التنقل الكهربائي

مع إدخال بطاريات الحالة الصلبة وغيرها من التقنيات المبتكرة، أصبح مستقبل التنقل الكهربائي واعدًا بشكل متزايد. سيستمر أداء البطارية في الزيادة، وستنخفض أوقات الشحن، وسيستمر نطاق السيارات الكهربائية في الزيادة مع مرور كل عام. تبذل تويوتا وغيرها من شركات صناعة السيارات كل ما في وسعها لإحداث ثورة في التنقل الكهربائي وخلق مستقبل مستدام للتنقل.

دور البحث والتطوير

لن يكون التقدم في تكنولوجيا البطاريات ممكنًا بدون البحث والتطوير المكثف. تستثمر تويوتا موارد كبيرة في البحث عن مواد جديدة وعمليات إنتاج وتقنيات لتحسين أداء بطاريات الحالة الصلبة بشكل مستمر. إن التعاون مع الجامعات والمؤسسات البحثية يمكّن الشركة من البقاء في طليعة التكنولوجيا والمضي قدماً في تطوير بطاريات الحالة الصلبة.

كيف يمكن لبطاريات الحالة الصلبة أن تُحدث ثورة في الحياة اليومية

إن إدخال بطاريات الحالة الصلبة في السيارات الكهربائية سيكون له تأثيرات بعيدة المدى على حياة الناس اليومية. ومن شأن المدى الأطول أن يتيح رحلات أطول دون توقف، مما يحسن تجربة السفر للسائقين. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام بطاريات الحالة الصلبة في مجالات أخرى مثل تخزين الطاقة في المنازل وصناعة الإلكترونيات لتلبية الطلب على حلول تخزين الطاقة طويلة الأمد وآمنة.

أهمية تكنولوجيا البطاريات في التنقل الكهربائي

تعد تكنولوجيا البطاريات عاملاً حاسماً في نجاح التنقل الكهربائي. ومع مواصلة تطوير بطاريات الحالة الصلبة وغيرها من التقنيات، أصبحت وسائل النقل الكهربائية جذابة وتنافسية بشكل متزايد. يعد تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري وتعزيز التنقل المستدام من الأهداف المهمة التي يمكن تحقيقها من خلال استخدام تقنيات البطاريات المتقدمة.

تقدم

إن التقدم الذي أحرزته تويوتا في تطوير تقنيات البطاريات المتقدمة للسيارات الكهربائية أمر مثير للإعجاب. يعد طرح بطاريات الحالة الصلبة من الجيل التالي بأداء أفضل وأمانًا ونطاقًا أفضل للتنقل الكهربائي.

1. ما هي بطاريات الحالة الصلبة؟

بطاريات الحالة الصلبة هي جيل جديد من البطاريات التي تستخدم الإلكتروليتات الصلبة بدلاً من الإلكتروليتات السائلة.

2. ما هي مزايا بطاريات الحالة الصلبة؟

توفر بطاريات الحالة الصلبة كثافة طاقة أعلى وأمانًا محسنًا وعمرًا أطول وأوقات شحن أقصر مقارنة بالبطاريات التقليدية.

3. متى تخطط تويوتا لإدخال بطاريات الحالة الصلبة في السيارات الكهربائية التي تعمل بالبطارية؟

وتخطط تويوتا لإطلاق أولى سياراتها الكهربائية بالبطارية المزودة ببطاريات الحالة الصلبة في الفترة من 2027 إلى 2028.

4. ما هو هدف تويوتا الرئيسي فيما يتعلق بالتنقل الكهربائي؟

الهدف الرئيسي لشركة تويوتا هو تحقيق مدى يصل إلى 1000 كيلومتر وبيع 3.5 مليون سيارة مزودة ببطاريات الحالة الصلبة بحلول عام 2030.

5. ما هو الدور الذي يلعبه البحث والتطوير في تطوير بطاريات الحالة الصلبة؟

يلعب البحث والتطوير دورًا حاسمًا في التحسين المستمر لأداء بطاريات الحالة الصلبة وتقنيات البطاريات الأخرى.

صورة رمزية لبطاريات الحالة الصلبة: مستقبل تكنولوجيا البطاريات بأداء أعلى وأمان محسّن - الصورة: Xpert.Digital / Roman Zaiets|Shutterstock.com

خططت تويوتا في الأصل لإدخال بطاريات الحالة الصلبة في السيارات الكهربائية الهجينة (HEVs) في عام 2021. ومع ذلك، تمت مراجعة هذه الخطط وتهدف الشركة الآن إلى تسويق التكنولوجيا في الفترة 2027-2028. ويتم تطوير البطارية عالية الأداء بالتعاون مع شركة Prime Planet Energy & Solutions، في حين أن النسخة الشعبية وبطارية الحالة الصلبة هي مشروع مشترك مع شركة Toyota Industries Corporation. ومن خلال الجمع بين الخبرات من جميع أنحاء مجموعة تويوتا، تهدف الشركة إلى تطوير تسويق تكنولوجيا البطاريات الصلبة.

المزيد عنها هنا:

• تويوتا تكشف النقاب عن تقنيات رائدة في مجال البطاريات والهيدروجين للسيارات الكهربائية

تعد أماكن وقوف السيارات الشمسية وسيلة واعدة لتوليد الطاقة المتجددة مع تحسين متطلبات المساحة المحدودة في المدن والمناطق الحضرية. ومع ذلك، هناك في الواقع بعض التحديات التي يمكن أن تعقد إدخال أماكن وقوف السيارات هذه.

إحدى أكبر العقبات هي التكلفة العالية وجهود التخطيط المرتبطة بتركيب الألواح الشمسية في مواقف السيارات. ولا يجب أن تؤخذ في الاعتبار تكلفة الألواح الشمسية نفسها فحسب، بل يجب أيضًا أن تؤخذ في الاعتبار تكلفة البنية التحتية اللازمة لتوصيل الألواح بالشبكة. بالإضافة إلى ذلك، يجب تخطيط وتنسيق المساحة المطلوبة لتركيب وحدات الطاقة الشمسية بدقة لضمان الاستخدام الفعال للمساحة المتاحة.

وهناك عقبة أخرى تتمثل في العقبات البيروقراطية وعمليات الموافقة التي قد تجعل من الصعب تركيب الألواح الشمسية في مواقف السيارات. اعتمادًا على المنطقة أو البلد، قد يتم تطبيق قواعد ولوائح مختلفة، مما قد يؤدي إلى تعقيد عملية الموافقة والتنفيذ.

وعلى الرغم من هذه التحديات، هناك طلب كبير على أماكن وقوف السيارات الشمسية لأنها تمثل وسيلة فعالة لتعزيز الطاقة المتجددة مع تحسين متطلبات المساحة في المناطق الحضرية. ومن خلال التخطيط الدقيق والتعاون بين الأطراف المعنية، يمكن التغلب على العقبات لتسهيل إدخال أماكن وقوف السيارات هذه.

➡️ نحن متخصصون في تقديم الدعم الاستشاري والتخطيطي لمشاريع مرآب الطاقة الشمسية هذه وتعزيز تنفيذها.

➡️ من خلال مخطط المرآب الشمسي الخاص بنا، نقوم بتبسيط العملية.

➡️ نحن موجودون لمساعدتك في الخطوات التالية وبالتالي تقليل التكاليف والجهد بالنسبة لك.

Xpert.Solar مخطط مرآب يعمل بالطاقة الشمسية

المزيد عنها هنا:

• مخطط مرآب للطاقة الشمسية

المظلة الشمسية: مساحة لوقوف السيارات مغطاة بالطاقة الشمسية - الصورة: Wiederspan.Solar

المزيد عنها هنا:

• مساحة وقوف السيارات المغطاة بالطاقة الشمسية لمشاريع عملاء مرآب السيارات بالطاقة الشمسية

مرآب المدينة الشمسي - مع زيادة الحماية من الاصطدام والتخريب - الصورة: Xpert.Digital

المزايا في لمحة

• الدعم والمصنوع في ألمانيا
• وحدات وقابلة للتطوير (لمساحات 2 و100 و1000 وأكثر لوقوف السيارات)
• حقا للماء
• تصريف مياه متكامل / مزراب مطر غير مرئي
• الحماية من التخريب، اختياريًا مع الحماية المتكاملة من الصدمات
• متغير مع جميع وحدات الطاقة الشمسية المشتركة
• تصميم المدينة متوفر بالألمنيوم و3 ألوان مختلفة
• اعتمادا على مقدار الاستهلاك الذاتي (درجة الاكتفاء الذاتي)، يمكن الإطفاء خلال 6 سنوات
• عمر خدمة طويل (البنية التحتية من الألومنيوم)
• ضمان أداء لمدة 30 عامًا (!) على الوحدات الشمسية ذات الزجاج المزدوج ثنائية الجانب والشفافة جزئيًا (ضمان المنتج لمدة 25 عامًا)
• الحد من الجزر الحرارية في المناطق الحضرية
• بناء الخلايا الكهروضوئية المتكاملة
• مثالية لوحدات الطاقة الشمسية ذات الزجاج المزدوج الشفافة والشفافة مع موافقة التثبيت العلوية!

غالبًا ما تُستخدم مصطلحات "بطاريات الحالة الصلبة" و"بطاريات الحالة الصلبة" و"بطاريات الحالة الصلبة القابلة لإعادة الشحن" بالتبادل وتشير إلى نفس مفهوم البطاريات التي تستخدم المواد الصلبة كإلكتروليتات بدلاً من إلكتروليتات سائلة. وكقاعدة عامة، لا يوجد فرق واضح بين هذه المصطلحات.

هذا النوع من تكنولوجيا البطاريات، الذي يستخدم المواد الصلبة كإلكتروليتات، لديه القدرة على تقديم بعض المزايا على الشوارد السائلة التقليدية، مثل كثافة الطاقة الأعلى، وتحسين السلامة، وعمر البطارية الأطول.

ومع ذلك، فمن الممكن أن تحدث اختلافات طفيفة في استخدام هذه المصطلحات في تخصصات معينة، أو إعدادات البحث، أو صناعات التكنولوجيا. في بعض الأحيان يمكن استخدامها أيضًا لتسليط الضوء على بعض الفروق الدقيقة أو التفاصيل. ومع ذلك، فهي تشير عادةً إلى نفس مفهوم بطاريات الإلكتروليت الصلبة.

ومع ذلك، هناك اختلافات صغيرة ولكن دقيقة بين "بطاريات الحالة الصلبة" و"بطاريات الحالة الصلبة" و"بطاريات الحالة الصلبة القابلة لإعادة الشحن"، على الرغم من أنها تصف تقنيات مماثلة بشكل عام. اسمحوا لي أن أشرح الاختلافات:

1. بطاريات الحالة الصلبة

مصطلح "بطاريات الحالة الصلبة" هو مصطلح شامل للبطاريات التي تستخدم الإلكتروليتات الصلبة بدلاً من محلول الإلكتروليت السائل. في بطاريات الليثيوم أيون التقليدية، يتكون الإلكتروليت من محلول سائل ينقل أيونات الليثيوم بين الأنودات والكاثودات. من ناحية أخرى، تستخدم بطاريات الحالة الصلبة المواد الصلبة كمواد إلكتروليتية، والتي يمكن أن تتيح كثافة طاقة أعلى، وتحسين السلامة واستقرار أفضل على المدى الطويل.

2. بطاريات الحالة الصلبة

غالبًا ما يكون مصطلح "بطاريات الحالة الصلبة" مرادفًا لبطاريات الحالة الصلبة، حيث يشير كلاهما إلى استخدام الإلكتروليتات الصلبة بدلاً من الإلكتروليتات السائلة. بطاريات الحالة الصلبة هي نوع من بطاريات الحالة الصلبة التي تكون جميع مكوناتها، بما في ذلك المنحل بالكهرباء، صلبة.

3. بطاريات الحالة الصلبة

مصطلح "بطاريات الحالة الصلبة" هو مصطلح أقل شيوعًا ويستخدم أحيانًا كمرادف لبطاريات الحالة الصلبة. الفرق هو أن مصطلح "البطاريات" يستخدم بشكل أكثر شيوعًا في سياق الأجهزة المحمولة مثل الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة، في حين أن مصطلح "البطاريات" يستخدم بشكل أكثر شيوعًا في سياق أنظمة تخزين الطاقة الثابتة أو بطاريات المركبات. ومع ذلك، من حيث التكنولوجيا والمفهوم، تشير "بطاريات الحالة الصلبة" عادةً إلى البطاريات التي تحتوي على إلكتروليتات صلبة.

مصادر متعددة

تأتي هذه المصطلحات المختلفة من مجموعة متنوعة من المصادر، بما في ذلك الأدبيات العلمية والأوراق البحثية وبراءات الاختراع والمنشورات الفنية والصناعة. يمكن أن يتغير استخدام هذه المصطلحات بمرور الوقت، وفي بعض الأحيان يتم استخدامها بشكل مختلف حسب المنطقة. ومن المهم ملاحظة أن تكنولوجيا بطاريات الحالة الصلبة وبطاريات الحالة الصلبة المماثلة أو المراكم هي مجال نشط للبحث، وقد تؤدي التطورات والابتكارات الجديدة إلى تغييرات في الأسماء.

لذا بشكل عام، يتم استخدام المصطلحين بالتبادل لوصف البطاريات التي تستخدم المواد الصلبة ككهارل بدلاً من كهارل سائلة. لا يوجد تمييز واضح بين المصطلحين، وغالباً ما يتم استخدامهما بالتبادل.

تشير المصطلحات إلى البطاريات التي تستخدم المواد الصلبة كمواد إلكتروليتية، مما يوفر فوائد محتملة مثل كثافة طاقة أعلى وتحسين السلامة وعمر بطارية أطول. هذه التكنولوجيا قيد البحث والتطوير، وهناك أساليب ومواد مختلفة يجري التحقيق فيها.

وكما ذكرنا، قد تكون هناك اختلافات طفيفة في استخدام هذه المصطلحات في بعض التخصصات أو بيئات التكنولوجيا، ولكنها بشكل عام تشير إلى نفس مفهوم التكنولوجيا، ألا وهو بطاريات الإلكتروليت الصلبة. ومن المهم الانتباه إلى السياق الذي تستخدم فيه هذه المصطلحات لفهم المعنى الدقيق.

BEVs في الارتفاع: كهربة الطرق من أجل مستقبل أنظف

السيارات الكهربائية (BEVs) هي مركبات يتم تشغيلها بشكل حصري أو أساسي بواسطة محرك كهربائي وتستمد طاقتها من البطارية. إنها بديل صديق للبيئة لمركبات محركات الاحتراق الداخلي التقليدية لأنها لا تنتج انبعاثات مباشرة من ثاني أكسيد الكربون (CO2) والملوثات الأخرى أثناء التشغيل.

المكونات الرئيسية للسيارة الكهربائية التي تعمل بالبطارية (BEV) هي

1. البطارية

البطارية هي جهاز تخزين الطاقة الرئيسي للسيارة الكهربائية. وتتكون من بطارية ليثيوم أيون أو خلايا بطارية متقدمة أخرى وتوفر الطاقة الكهربائية التي تحرك المحرك الكهربائي.

2. محرك كهربائي

المحرك الكهربائي هو وحدة القيادة للسيارة الكهربائية ويقوم بتحويل الطاقة الكهربائية من البطارية إلى طاقة ميكانيكية تدفع عجلات السيارة.

3. إلكترونيات الطاقة

تعد إلكترونيات الطاقة مكونًا مهمًا يحول الطاقة الكهربائية من البطارية بحيث يمكن نقلها بكفاءة إلى المحرك الكهربائي.

4. الشاحن

الشاحن هو المسؤول عن شحن البطارية. يقوم بتحويل التيار المتردد (AC) من المقبس إلى تيار مباشر (DC)، والذي يستخدم لشحن البطارية.

5. أجهزة الكمبيوتر ووحدات التحكم الموجودة على متن الطائرة

تقوم هذه المكونات بمراقبة الأنظمة المختلفة للسيارة الكهربائية والتحكم فيها لضمان الأداء والكفاءة الأمثل.

السيارات الكهربائية التي تعمل بالبطارية

يمكن لسائق السيارة الكهربائية بالبطارية شحن السيارة عن طريق توصيلها بمحطة شحن أو بمنفذ طاقة عادي. يختلف نطاق السيارات الكهربائية حسب الطراز وسعة البطارية، ويؤدي التقدم في تكنولوجيا البطاريات إلى نطاقات أكبر من أي وقت مضى.

اكتسبت السيارات الكهربائية التي تعمل بالبطارية شعبية في السنوات الأخيرة لأنها توفر بديلاً صديقًا للبيئة للمركبات التقليدية التي تعمل بمحركات الاحتراق الداخلي ويمكن أن تساعد في تقليل انبعاثات الغازات الدفيئة. تتطور تكنولوجيا المركبات الكهربائية باستمرار، ويستثمر العديد من مصنعي السيارات في تطوير نماذج جديدة ذات أداء ومدى محسنين.

بطارية السيارة الكهربائية

يرمز BEV إلى "مركبة كهربائية تعمل بالبطارية"، وتُترجم باللغة الألمانية باسم "مركبة كهربائية تعمل بالبطارية". إنها مركبة يتم تشغيلها بشكل حصري أو أساسي بواسطة محرك كهربائي وتستمد طاقتها من البطارية. لا يتم تشغيل السيارة الكهربائية بالبطارية بواسطة محرك احتراق داخلي، وبالتالي لا تنبعث منها أي أبخرة عادم أثناء القيادة ولا تنتج أي انبعاثات مباشرة لثاني أكسيد الكربون.

البطارية في السيارة الكهربائية بالبطارية هي وحدة تخزين الطاقة الرئيسية، حيث تقوم بتخزين الطاقة الكهربائية واستخدامها لتشغيل المحرك الكهربائي. ويمكن شحن السيارة عن طريق توصيلها بمحطة شحن أو بمنفذ طاقة عادي.

تعد السيارات الكهربائية بالبطارية بديلاً صديقًا للبيئة للمركبات التقليدية ذات محركات الاحتراق الداخلي لأنها تساعد في تقليل انبعاثات الغازات الدفيئة وتحسين جودة الهواء في المناطق الحضرية. تطورت تكنولوجيا المركبات الكهربائية التي تعمل بالبطارية بشكل ملحوظ في السنوات الأخيرة، مع المزيد والمزيد من شركات تصنيع السيارات التي تقدم نماذج BEV ذات مدى أطول وتكنولوجيا متقدمة.