يعرف العالم تطورا هاما و أهم السباقات في صناعة بطاريات السيارات الكهربائية لما يشهده من تزايد في عدد مبيعات المركبات الكهربائية كونها صديقة للبيئة و خالية من الإنبعاثات الكربونية.و لكن ما لا يعرفه البعض أن في عملية صناعة البطاريات عند استخراج المعادن كالليثيوم و الكوبالت والنيكل،فقد يصدر عن ذلك انبعاثات كثيرة باستخدام طرق ضارة للبيئة.
فقد يأمل صانعو السيارات على اكتشاف طريقة للخروج بأقل الأضرار و القضاء على المشاكل الاقتصادية والبيئية الموجودة في تعدين وإنتاج بطاريات الليثيوم أيون،كإنتاج البطاريات الحالة الصلبة في السيارات الكهربائية.فيمكن هذه البطاريات الصلبة أن تستخدم من طرف شركة BMW و Mercedes-benz في حلول سنة 2025 كونها تقلل من البصمة الكربونية بنسبة 40 بالمائة،و قادرة للسير على مسافة 800 كلم مقابل الشحن.
كيف تعمل بطاريات السيارات الكهربائية:
ترسل حزمة البطارية الموجودة في السيارة الكهربائية للكهرباء إلى وحدة التحكم التي تقوم بتشغيل المحرك الكهربائي أو المحركات الكهربائية للسيارة.فالبطارية جهاز يقوم بتخزين الطاقة الكيميائية و تحويلها إلى كهرباء.تتكون في الداخل من خلايا كهروكيميائية، إحدى هذه الخلايا النصفية هي القطب السالب،تتكون من جسيمات.و النصف الخلية الآخر هو الموجب الذي لا يحتوي على إلكترونات على الإطلاق.
فعندما يتم توصيل الأقطاب الكهربائية الموجبة و السالبة،تتدفق الأقطاب الكهربائية السالبة إلى القطب الموجب و يسمى بالتدفق بالكهرباء.
مع استمرار تدفق الإلكترونات،فإنها تتباطؤ في النهاية و يصبح الجهد قليل الذي تنتجه البطارية.فعندما ينخفض التدفق على الإلكترونات الموجبة على الجهة الموجبة مساويًا لعدد الإلكترونات الموجودة على الجانب السالب،فلن تستطيع البطارية إنتاج الطاقة.
ولكن يمكن شحن بطاريات السيارات الكهربائية تكون قابلة لإعادة الشحن عن طريق استخدام الطاقة الكهربائية لعكس النصفين السالب والإيجابي للخلايا.
أنواع بطاريات السيارات الكهربائية:
- بطاريات الليثيوم أيون:المعروف على هذه البطاريات أنها فعالة جدا وتقدم أداءً ممتازا في درجات الحرارة العالية،و تستخدم في أغلبية السيارات الكهربائية و الهواتف الذكية و أجهزة الكمبيوتر المحمولة المعروفة بنسبة عالية من الطاقة إلى الوزن.فهي حاليا الخيار الأفضل للاحتفاظ بشحنة مستقرة وقابلة لإعادة التدوير.
- بطاريات هيدريد النيكل ميتال:توجد أغلبية هذه البطاريات في المركبات الهجينة (محرك بنزين و كهربائي).تستخدم هذه السيارات طاقة البنزين لإعادة شحن البطارية التي على متنها،فهي آمنة عند استعمالها و تدوم لفترة أطول من بطاريات الليثيوم أيون، و لكن إنتاجها مكلف و تولد الكثير من الحرارة عند درجات حرارة عالية، ولها معدل تفريغ مرتفع.
- بطاريات الرصاص الحمضية:تستعمل من طرف السيارات من أجل تشغيل المحرك،و هي موجودة في قديم الزمان و آمنة للإستخدام و غير مكلفة.و لكن لا تدوم كثيرا و لا تعمل جيدا في الطقس البارد.
- المكثفات الفائقة:مثل بطاريات الرصاص الحمضية، تُستخدم المكثفات الفائقة كأجهزة تخزين ثانوية وتساعد على تسوية حمل حزم بطاريات الليثيوم أيون.
- بطارية الحالة الصلبة:مستقبلا،قد تستعمل مثل هذه البطاريات في السيارات الكهربائية،حيث يمكنها تقليل البصمة الإلكترونية بنسبة 40 بالمائة.فمثل هذه البطاريات تستخدم مادة السيراميك الصلبة بدلاً من الإلكتروليتات السائلة لحمل التيار الكهربائي،كونها أسرع في الشحن و أخف في الوزن.
كيف يتم تصنيع بطاريات السيارات الكهربائية:
كل بطارية عبارة عن مجموعة كثيفة من آلاف خلايا الليثيوم أيون الكهروكيميائية الطرية قليلاً،و هي مصنوعة باستخدام الجرافيت أو الكربون،و أكسيد المعادن،و ملح الليثيوم.تشكل هذه العناصر الأقطاب الموجبة و السائلة ويتم دمجها مع الإلكتروليتات لإنتاج تيار كهربائي.و عند وصول البطارية إلى نفاد عمرها الإفتراضي،يمكن إعادة تصنيع المواد الخام حيث 80 في المئة من المكونات قابلة لإعادة الإستخدام.
فالعناصر الرئيسية و المتواجدة في بطاريات السيارات الكهربائية الليثيوم أيون هي الكاثود و الأنود و الكهارل و الفاصل و أيونات الليثيوم.فهي تحتوي على خلايا على ما يقرب من 17 رطلاً من كربونات الليثيوم، و77 رطلاً من النيكل، و44 رطلاً من المنغنيز، و30 رطلاً من الكوبالت.فالعنصر الرئيسي هو الليثيوم أيون و يعرف الطلب على هذه المادة إلى مستوى كبير.
الليثيوم أيون عنصر شائع و يوجد معظمه في أمريكا الجنوبية و أستراليا.و في الوقت نفسه،يعتبر الكوبالت في غالب الأحيان منتجا ثانويا لتعدين النحاس والنيكل،و يأتي معظمه من جمهورية الكونغو الديمقراطية، في حين يتم تكرير ثلثي الكوبالت في الصين.