خلال فترة "الخطة الخمسية الثالثة عشرة"، سجل إنتاج الصين ومبيعاتها من مركبات الطاقة الجديدة نمواً سريعاً، لتحتل المرتبة الأولى في العالم لمدة خمس سنوات متتالية.ومن المتوقع أن يتجاوز عدد مركبات الطاقة الجديدة 5 ملايين سيارة بنهاية العام الجاري.وفي الوقت نفسه، لا تزال الأخبار الجيدة تأتي من الصين فيما يتعلق بالتكنولوجيا الأساسية لبطاريات الطاقة الجديدة.قاد تشن لي تشيوان، البالغ من العمر 80 عامًا، وهو أول شخص في صناعة بطاريات الليثيوم في الصين، فريقه لتطوير مواد جديدة للبطاريات.
تم إطلاق بطارية ليثيوم نانو سيليكون جديدة بسعة 5 أضعاف قدرة بطارية الليثيوم التقليدية
تشن لي تشيوان، أكاديمي يبلغ من العمر 80 عاما في الأكاديمية الصينية للهندسة، هو مؤسس صناعة بطاريات الليثيوم في الصين.في الثمانينيات، تولى تشن ليكوان وفريقه زمام المبادرة في إجراء البحوث على الشوارد الصلبة وبطاريات الليثيوم الثانوية في الصين.في عام 1996، قاد فريق بحث علمي لتطوير بطاريات الليثيوم أيون لأول مرة في الصين، وأخذ زمام المبادرة في حل المشكلات العلمية والتكنولوجية والهندسية للإنتاج على نطاق واسع لبطاريات الليثيوم أيون المحلية، وأدرك التصنيع من بطاريات الليثيوم أيون المحلية.
وفي ليانج بمقاطعة جيانغسو، قاد لي هونغ، أحد تلاميذ الأكاديمي تشن ليكوان، فريقه لتحقيق اختراق في مادة خام رئيسية لبطاريات الليثيوم بعد أكثر من 20 عامًا من البحث الفني والإنتاج الضخم في عام 2017.
مادة أنود السيليكون النانوي هي مادة جديدة تم تطويرها بشكل مستقل من قبلهم.تبلغ سعة بطاريات الأزرار المصنوعة منه خمسة أضعاف قدرة بطاريات الليثيوم الجرافيت التقليدية.
لوه فاي، المدير العام لشركة Tianmu الرائدة في مجال تكنولوجيا مواد البطاريات المحدودة.
يوجد السيليكون على نطاق واسع في الطبيعة ومتوفر بكثرة في الاحتياطيات.المكون الرئيسي للرمل هو السيليكا.ولكن لتحويل السيليكون المعدني إلى مادة أنود السيليكون، يلزم معالجة خاصة.في المختبر، ليس من الصعب إكمال مثل هذه المعالجة، ولكن صنع مواد أنود السيليكون بمستوى طن يتطلب الكثير من الأبحاث والتجارب الفنية.
يقوم معهد الفيزياء التابع للأكاديمية الصينية للعلوم بالبحث في السيليكون النانوي منذ عام 1996، وبدأ في بناء خط إنتاج مادة أنود السيليكون في عام 2012. ولم يتم بناء خط الإنتاج الأول حتى عام 2017، وتم تعديله باستمرار والمنقحة.بعد آلاف من حالات الفشل، تم إنتاج مواد أنود السيليكون بكميات كبيرة.حاليًا، يمكن أن يصل الإنتاج السنوي لمصنع Liyang من مواد أنود السيليكون لبطاريات الليثيوم أيون إلى 2000 طن.
إذا كانت مواد أنود السيليكون خيارًا جيدًا لتحسين كثافة الطاقة لبطاريات الليثيوم في المستقبل، فإن تقنية بطاريات الحالة الصلبة تعد حلاً معترفًا به وفعالًا لحل المشكلات الحالية مثل السلامة ودورة حياة بطاريات الليثيوم.في الوقت الحاضر، تعمل العديد من البلدان بنشاط على تطوير بطاريات الحالة الصلبة، كما أن البحث والتطوير في الصين لتكنولوجيا بطاريات الليثيوم ذات الحالة الصلبة يواكب العالم أيضًا.
في هذا المصنع في ليانغ، تتمتع الطائرات بدون طيار التي تستخدم بطاريات الليثيوم الصلبة التي طورها فريق بقيادة البروفيسور لي هونغ، بمدى إبحار أطول بنسبة 20٪ من الطائرات بدون طيار بنفس المواصفات.السر يكمن في هذه المادة ذات اللون البني الداكن، وهي مادة الكاثود ذات الحالة الصلبة التي طورها معهد الفيزياء بالأكاديمية الصينية للعلوم.
في عام 2018، تم الانتهاء هنا من تصميم وتطوير نظام بطارية الحالة الصلبة بقدرة 300 وات/كجم.عند تركيبه على السيارة، يمكنه مضاعفة نطاق إبحار السيارة.في عام 2019، أنشأت الأكاديمية الصينية للعلوم خط إنتاج تجريبي لبطاريات الحالة الصلبة في ليانغ، جيانغسو.في شهر مايو من هذا العام، بدأ استخدام المنتجات في المنتجات الإلكترونية الاستهلاكية.
ومع ذلك، قال لي هونغ للصحفيين إن هذه ليست بطارية ذات حالة صلبة بالمعنى الكامل للكلمة، ولكنها بطارية شبه صلبة يتم تحسينها باستمرار في تكنولوجيا بطاريات الليثيوم السائلة.إذا كنت تريد أن تجعل السيارات ذات مدى أطول، والهواتف المحمولة لديها وقت استعداد أطول، ولا يستطيع أحد أن تطير الطائرات أعلى وأبعد، فمن الضروري تطوير بطاريات الحالة الصلبة بالكامل أكثر أمانًا وأكبر سعة.
وتظهر البطاريات الجديدة الواحدة تلو الأخرى، و"الصين الكهربائية" قيد الإنشاء
ليس فقط معهد الفيزياء التابع للأكاديمية الصينية للعلوم، بل إن العديد من الشركات تستكشف أيضًا تقنيات ومواد جديدة لبطاريات الطاقة الجديدة.في إحدى شركات الطاقة الجديدة في مدينة تشوهاي بمقاطعة قوانغدونغ، يتم شحن حافلة كهربائية نقية في منطقة عرض الشحن التابعة للشركة.
وبعد الشحن لأكثر من ثلاث دقائق، زادت الطاقة المتبقية من 33% إلى أكثر من 60%.وفي 8 دقائق فقط، تم شحن الحافلة بالكامل بنسبة 99%.
وصرح ليانغ قونغ للصحفيين أن خطوط حافلات المدينة ثابتة وأن المسافة المقطوعة لرحلة الذهاب والعودة لن تتجاوز 100 كيلومتر.يمكن أن يؤدي الشحن أثناء وقت راحة سائق الحافلة إلى الاستفادة الكاملة من مزايا شحن بطاريات تيتانات الليثيوم بسرعة.وبالإضافة إلى ذلك، فإن بطاريات تيتانات الليثيوم لها أوقات دورة.مزايا العمر الطويل.
يوجد في معهد أبحاث البطاريات التابع لهذه الشركة بطارية تيتانات الليثيوم التي تخضع لاختبارات دورة الشحن والتفريغ منذ عام 2014. وقد تم شحنها وتفريغها أكثر من 30 ألف مرة خلال ست سنوات.
وفي مختبر آخر، أظهر الفنيون للصحفيين اختبارات السقوط ووخز الإبرة والقطع لبطاريات تيتانات الليثيوم.خاصة بعد اختراق الإبرة الفولاذية للبطارية، لم يكن هناك حرق أو دخان، ولا يزال من الممكن استخدام البطارية بشكل طبيعي.كما تتمتع بطاريات تيتانات الليثيوم بنطاق واسع من درجات الحرارة المحيطة.
على الرغم من أن بطاريات تيتانات الليثيوم تتمتع بمزايا العمر الطويل والسلامة العالية والشحن السريع، إلا أن كثافة الطاقة لبطاريات تيتانات الليثيوم ليست عالية بما يكفي، حيث تبلغ حوالي نصف كثافة بطاريات الليثيوم فقط.ولذلك، فقد ركزوا على سيناريوهات التطبيق التي لا تتطلب كثافة طاقة عالية، مثل الحافلات والمركبات الخاصة ومحطات توليد الطاقة لتخزين الطاقة.
وفيما يتعلق بأبحاث وتطوير بطاريات تخزين الطاقة وتصنيعها، بدأت بطارية أيون الصوديوم التي طورها معهد الفيزياء التابع للأكاديمية الصينية للعلوم طريقها إلى التسويق التجاري.بالمقارنة مع بطاريات الرصاص الحمضية، فإن بطاريات أيونات الصوديوم ليست أصغر حجمًا فحسب، بل إنها أيضًا أخف وزنًا بكثير لنفس سعة التخزين.وزن بطاريات أيون الصوديوم من نفس الحجم أقل من 30% من وزن بطاريات الرصاص الحمضية.وفي سيارة سياحية كهربائية منخفضة السرعة، تزداد كمية الكهرباء المخزنة في نفس المساحة بنسبة 60%.
في عام 2011، قاد هو يونغ شنغ، الباحث في معهد الفيزياء التابع للأكاديمية الصينية للعلوم والذي درس أيضًا على يد الأكاديمي تشين لي تشيوان، فريقًا وبدأ العمل في البحث والتطوير لتكنولوجيا بطاريات أيون الصوديوم.بعد 10 سنوات من البحث الفني، تم تطوير بطارية أيون الصوديوم، وهي الطبقة السفلية لأبحاث وتطوير بطاريات أيون الصوديوم في الصين والعالم.ومجالات تطبيق المنتج في مكانة رائدة.
بالمقارنة مع بطاريات أيون الليثيوم، فإن إحدى أكبر مزايا بطاريات أيون الصوديوم هي أن المواد الخام موزعة على نطاق واسع ورخيصة الثمن.المادة الخام لإنتاج مواد القطب السالب هي الفحم المغسول.سعر الطن أقل من ألف يوان، وهو أقل بكثير من سعر عشرات الآلاف من اليوانات للطن من الجرافيت.وهناك مادة أخرى، وهي كربونات الصوديوم، غنية بالموارد ورخيصة الثمن.
ليس من السهل حرق بطاريات أيونات الصوديوم، كما أنها تتمتع بسلامة جيدة، ويمكن أن تعمل عند درجة حرارة تقل عن 40 درجة مئوية.ومع ذلك، فإن كثافة الطاقة ليست جيدة مثل بطاريات الليثيوم.حاليًا، لا يمكن استخدامها إلا في السيارات الكهربائية منخفضة السرعة ومحطات توليد الطاقة لتخزين الطاقة وغيرها من المجالات التي تتطلب كثافة طاقة منخفضة.ومع ذلك، فإن الهدف من بطاريات أيونات الصوديوم هو استخدامها كمعدات لتخزين الطاقة، وقد تم تطوير نظام محطة توليد الطاقة لتخزين الطاقة بقدرة 100 كيلووات في الساعة.
وفيما يتعلق باتجاه التطوير المستقبلي لبطاريات الطاقة وبطاريات تخزين الطاقة، يعتقد تشن لي تشيوان، الأكاديمي في الأكاديمية الصينية للهندسة، أن السلامة والتكلفة لا تزالان المتطلبات الأساسية للبحث الفني بشأن بطاريات الطاقة وبطاريات تخزين الطاقة.في حالة النقص في الطاقة التقليدية، يمكن لبطاريات تخزين الطاقة تعزيز تطبيق الطاقة المتجددة على الشبكة، وتحسين التناقض بين استهلاك الطاقة في الذروة والوادي، وتشكيل هيكل طاقة أخضر ومستدام.
[ملاحظة لمدة نصف ساعة] التغلب على "نقاط الضعف" في تطوير الطاقة الجديدة
في توصيات الحكومة المركزية بشأن "الخطة الخمسية الرابعة عشرة"، تم إدراج مركبات الطاقة الجديدة والطاقة الجديدة، إلى جانب الجيل الجديد من تكنولوجيا المعلومات، والتكنولوجيا الحيوية، والمعدات المتطورة، والمعدات الفضائية، والمعدات البحرية، كصناعات ناشئة استراتيجية تحتاج إلى ليتم تسريعها.وفي الوقت نفسه، تمت الإشارة إلى أنه من الضروري بناء محرك نمو للصناعات الاستراتيجية الناشئة وتنمية تقنيات جديدة ومنتجات جديدة وأشكال أعمال جديدة ونماذج جديدة.
رأينا في البرنامج أن مؤسسات البحث العلمي والشركات الصناعية تستخدم طرقًا فنية مختلفة للتغلب على "نقاط الضعف" في تطوير الطاقة الجديدة.في الوقت الحاضر، على الرغم من أن تطوير صناعة الطاقة الجديدة في بلدي قد حقق بعض المزايا الرائدة، إلا أنه لا يزال يواجه عيوبًا في التنمية ويحتاج إلى اختراق التقنيات الأساسية.هؤلاء ينتظرون أن يصعد الأشخاص الشجعان بالحكمة ويتغلبوا على ذلك بالمثابرة.
وقت النشر: 23 نوفمبر 2023