وبينما يحاول بقية العالم سد الفجوة مع الصين في السباق لتصنيع بطاريات ليثيوم أيون رخيصة وآمنة وفعالة، فقد اتخذت الشركات الصينية بالفعل خطوة متقدمة نحو إنتاج بطاريات الملح.

ما بطاريات الملح؟

تعد بطاريات أيونات الصوديوم بديلًا يمكن أن يساعد الصناعة على تقليل اعتمادها على المعادن الخام الرئيسية. وفي هذا المجال كانت شركات صناعة السيارات الصينية سبّاقةً في العالم في إطلاق سيارات تعمل بالصوديوم. لكن تأثير هذه الطرازات صغيرة الحجم وقصيرة المدى كان ضئيلاً حتى الآن.

في أبريل الفائت، أعلنت أكبر شركة مصنعة للبطاريات في العالم. وهي شركة CATL الصينية، عن خطتها لإنتاج بطاريات أيون الصوديوم بكميات كبيرة للشاحنات والسيارات الثقيلة هذا العام تحت علامة تجارية جديدة Naxtra .

بدأ مشغلو شبكات الكهرباء في الصين أيضًا ببناء محطات تخزين طاقة باستخدام بطاريات أيونات الصوديوم لمساعدة الشبكة على امتصاص مصادر الطاقة المتجددة . ويرى العديد من الباحثين الذين تحدثت إليهم  أن هذا المجال هو المجال الرئيسي للتكنولوجيا الناشئة.

وفق تقرير هيئة الإذاعة البريطانية BBC، الذي اطلعت عليه عالم التكنولوجيا، فإن هناك قطاعًا واحدًا يراهن بقوة على بطاريات أيون الصوديوم وهو قطاع الدراجات النارية ذات العجلتين، وهو سوق سريع النمو وشديد التنافسية في الصين.

يقول كوري كومبس. الباحث في المعادن الحيوية وسلاسل التوريد في شركة تريفيوم تشاينا الاستشارية ومقرها بكين. إن الاستراتيجية  التي تنتهجها الشركات الصينية في تطوير بطاريات أيونات الصوديوم ستضعها في صدارة السباق العالمي. مضيفًا أنه يبقى فقط أن نرى ما إذا كانت بطاريات الملح ستحقق نجاحًا حقيقيًا؟

الفرق بين بطاريات الملح والليثيوم

تتشابه بطاريات أيونات الصوديوم وأيونات الليثيوم في بنيتها. والفرق الرئيسي يكمن في الأيونات المستخدمة، أي الجسيمات التي تنتقل بين القطبين الموجب والسالب للبطارية لتخزين الطاقة وإطلاقها.

ينتشر الصوديوم على نطاق واسع في البحار وقشرة الأرض، مما يجعله أكثر وفرة من الليثيوم بنحو 400 مرة. لذا، تُعدّ خلايا أيونات الصوديوم أيسر منالاً وأقل تكلفةً لإنتاجها على نطاق واسع. كما يُمكنها أن تُحرر صناعة البطاريات من نقاط الاختناق في سلاسل التوريد الحالية.

يتم استخراج خام الليثيوم حاليًا بشكل أساسي في أستراليا والصين وتشيلي، ولكن معالجة المعدن تتركز في الصين. التي تمتلك ما يقرب من 60% من قدرة تكرير الليثيوم في العالم.

بطاريات أيونات الصوديوم ليست اختراعًا حديثًا. فقد ارتبط مصيرها بمصير بطاريات أيونات الليثيوم. بدأ البحث والتطوير لكلا الخليتين منذ حوالي نصف قرن.

أول بطارية ليثيوم

وكانت اليابان رائدة في هذا المجال عالميًا. ولكن بعد أن أطلقت شركة الإلكترونيات اليابانية سوني أول بطارية أيونات ليثيوم في العالم عام ١٩٩١.  أدى نجاحها التجاري الهائل إلى توقف تطوير تقنية أيونات الصوديوم إلى حد كبير حتى بداية هذا العقد. بحلول ذلك الوقت، أصبحت الصين القوة المهيمنة عالميًا في مجال البطاريات بفضل سنوات من الدعم الصناعي الحكومي.

كان عام ٢٠٢١ نقطة تحول في قطاع بطاريات أيونات الصوديوم. فقد ارتفعت أسعار الليثيوم المُستخدم في البطاريات عالميًا بشكل كبير. حيث تضاعفت أكثر من أربعة أضعاف خلال عام واحد. وذلك نتيجةً للطلب القوي على المركبات الكهربائية وجائحة كوفيد-١٩. وبدأ مصنّعو البطاريات والمركبات الكهربائية في البحث عن بدائل.

أول بطارية ملح

أطلقت شركة CATL أول بطارية أيون صوديوم لها على الإطلاق في يوليو من ذلك العام، وقد أثارت هذه الخطوة اهتمامًا كبيرًا في قطاع السيارات الكهربائية، وفقًا لفات تشانغ، مؤسس موقع CnEVPost الإخباري للسيارات الكهربائية ومقره شنجهاي. وأشار إلى أن أسعار الليثيوم استمرت في الارتفاع في عام 2022، مما دفع الشركات الصينية الأكثر حرصًا على خفض التكاليف إلى استخدام الصوديوم.

تقول كيت لوغان، مديرة معهد سياسات جمعية آسيا في واشنطن العاصمة، والمتخصصة في سياسات الصين المتعلقة بالمناخ والطاقة النظيفة: “كانت الوفرة النسبية للصوديوم واهتمام الصين بسلسلة توريد بطاريات مرنة عاملًا محوريًا في دفع جهود البحث والتطوير”. في الفترة التي شهدت ارتفاع سعر المعدن، استوردت الصين ما يقرب من 80% من خام الليثيوم الذي كررته ، معظمه من أستراليا والبرازيل.

لكن سعر الليثيوم بدأ بالانخفاض في أواخر عام ٢٠٢٢، وهو الآن عند جزء ضئيل من ذروته الحالية. أحد أسباب ذلك هو أن شركات تصنيع البطاريات الصينية الكبرى، مثل CATL وGotion، قد عززت قدرتها على معالجة الليثيوم. كما عززت الصين جهودها لاكتشاف وتطوير احتياطيات الليثيوم المحلية.

ونتيجةً لذلك، خفّ الهوس بمركبات أيون الصوديوم في العامين الماضيين، كما يشير كومبس: “لقد عاد الليثيوم إلى الصدارة في الصين بشكلٍ واضح”.

بطاريات الملح والحمير الكهربائية الصغيرة

فيما أوضح تشو تشاو، نائب الرئيس الأول للشركة. في يناير الماضي خلال برنامج حواري على التلفزيون المركزي الصيني. إنهم يريدون ننقل التكنولوجيا من المختبر إلى العملاء بسرعة.

طرحت شركة ياديا ثلاثة نماذج تعمل بالصوديوم في السوق حتى الآن، وتخطط لإطلاق المزيد. كما أنشأت معهد هانغتشو هوايو لأبحاث الطاقة الجديدة لبحث كيمياء البطاريات الناشئة، وخاصةً بطاريات أيونات الصوديوم.

تُعد الدراجات ذات العجلتين وسيلة نقل شائعة للغاية في العديد من الدول الآسيوية، بما في ذلك فيتنام وإندونيسيا. أما في الصين، فهي منتشرة في كل مكان، حيث تنقل أصحابها إلى المتاجر والمكاتب ومحطات المترو وفي كل مكان. ولأنها عملية ومتعددة الاستخدامات، أطلق عليها الصينيون لقبًا محببًا: ” الحمير الكهربائية الصغيرة “.

يقول تشين شي، الباحث في مواد وأجهزة تخزين الطاقة بجامعة شيآن جياوتونغ ليفربول في الصين: “عادةً ما تعمل المركبات ذات العجلتين لمسافات أقصر وبسرعات أقل من السيارات، وهي أقل استهلاكًا للطاقة من حيث كثافة الطاقة وناتجها”. تحمل بطارية أيونات الصوديوم طاقة أقل بكثير من بطارية أيونات الليثيوم من نفس الحجم، مما يعني أن كثافة طاقتها أقل.

بطاريات الرصاص الحمضية وبطاريات الملح

بالنسبة للدراجات النارية، فإن بطاريات الرصاص الحمضية المنافس الرئيسي لبطاريات أيونات الصوديوم، نظرًا لانخفاض كثافتها الطاقية ودورات إعادة شحنها. وتكمن ميزتها الوحيدة في أنها أرخص من بطاريات الصوديوم وأيونات الليثيوم الحالية.

والعدد الهائل من المركبات ذات العجلتين في آسيا يفتح طريقًا واعدًا لتحقيق وفورات الحجم. ففي الصين وحدها، بِيعَ حوالي 55 مليون مركبة كهربائية ذات عجلتين في عام 2023، أي ما يقرب ستة أضعاف عدد السيارات الكهربائية النقية والهجينة والعاملة بخلايا الوقود المُباعة في البلاد في ذلك العام، وفقًا لشركة iResearch الاستشارية ومقرها شنغهاي.

كان الإنتاج على نطاق واسع هدف شركة ياديا. صرّح تشو في البرنامج الحواري بأن الشركة تسعى إلى توفير بطاريات الصوديوم لعشرات الملايين من مستخدمي الدراجات النارية، ليس فقط من خلال تركيبها في الدراجات ذات العجلتين، بل أيضًا من خلال بناء منظومة شحن تُمكّن الناس من استخدام هذه النماذج دون عناء.

لاختبار الوضع، أطلقت “ياديا” في عام ٢٠٢٤ برنامجًا تجريبيًا يضم ١٥٠ ألف ساعي توصيل طعام يعملون في شنتشن، وهي مدينة ضخمة يبلغ عدد سكانها ١٧.٨ مليون نسمة في جنوب الصين، وفقًا لما ذكرته صحيفة شنتشن نيوز. وكان الهدف تمكينهم من تسليم بطاريات ياديا أيون الصوديوم المستهلكة في محطات تبديل البطاريات التابعة لشركائها مقابل بطاريات مشحونة بالكامل في غضون ٣٠ ثانية.

ومن المتوقع أيضًا أن تعمل بطاريات أيون الصوديوم على تقليل التأثير البيئي لتصنيع المعادن المستخدمة في خلايا أيون الليثيوم. وخاصة الكوبالت والنيكل. المعادن الثقيلة التي يمكن أن تؤثر سلبًا على البشر والطبيعة.