هل لا زلت تنتظر بطاريات الحالة الصلبة عند شراء السيارات الكهربائية الجديدة؟

（来源：博客COVER）

تتمتع السيارات الكهربائية بتجربة شحن يمكن أن تنافس السيارات التي تعمل بالوقود.

حققت بطارية BYD من الجيل الثاني والتقنية السريعة للشحن رقمًا قياسيًا عالميًا لأسرع سرعة شحن في السيارات الإنتاجية. من 10% إلى 70%، لا تحتاج إلا إلى 5 دقائق؛ من 10% إلى 97%، تحتاج فقط إلى 9 دقائق؛ وفي درجات حرارة تصل إلى -30 درجة مئوية، بفضل خلايا البطارية الجديدة والتقنية الذكية لإدارة الحرارة، يمكن للبطارية أن تشحن من 20% إلى 97% في 3 دقائق إضافية فقط مقارنةً بالأجواء العادية.

قال وانغ تشوانفو، رئيس مجلس الإدارة والرئيس التنفيذي لشركة BYD، في المؤتمر، “لا أحد يفهم البطاريات مثلنا”، وأعلن عن شعار “اشحن في 5 دقائق، وامتلئ في 9 دقائق”.

العلامة التجارية الرسمية

أعلنت BYD أيضًا عن استراتيجية “الشحن السريع في الصين” - بحلول نهاية هذا العام، ستقوم ببناء 20,000 محطة شحن سريع في جميع أنحاء البلاد.

عند مراجعة مبيعات BYD منذ عام 2026، كانت مبيعاتها في يناير 210051 سيارة، بانخفاض 30.11% على أساس سنوي؛ في فبراير، كانت المبيعات 190190 سيارة، بانخفاض 41.10% على أساس سنوي. هذان الرقمان تحققان رغم أن مبيعات BYD الخارجية تجاوزت 100,000 وحدة في هذين الشهرين. إذا تم احتساب السوق المحلية فقط، كانت مبيعات BYD في فبراير أقل من 80,000 سيارة، بل عادت إلى مستوى مبيعات شركات السيارات الناشئة الجديدة.

حتى أكثر المؤيدين تفاؤلاً قد يشعرون بالقلق عند رؤية هذه البيانات، ومع ذلك، تظل BYD صامتة، وتخرج ببطارية الجيل الثاني والتقنية السريعة للشحن كـ “سلاح نووي”، مما يظهر قوتها التكنولوجية الكبيرة في مجال الطاقة الجديدة.

تتراوح مدة الشحن البالغة 9 دقائق بين الشحن والتزود بالوقود، وهي قريبة جدًا. إذا تمكنت محطات الشحن السريع من الانتشار إلى النطاق الذي تخطط له BYD، فإنها قد تشكل لحظة حاسمة ضد السيارات التي تعمل بالوقود، وقد تؤثر أيضًا سلبًا على “الأصدقاء” مثل NIO الذين يركزون على تغيير البطاريات.

إذا نظرنا بعمق، مع تلك الاحتياطات التكنولوجية العميقة التي تحملها BYD، هل ستظهر فجأة بطاريات الحالة الصلبة بعد أن تم شراء السيارات الكهربائية؟ هل يجب الانتظار قليلاً لشراء السيارات الكهربائية لنرى بطاريات الحالة الصلبة؟

قبل 6 سنوات، قدمت BYD الجيل الأول من بطاريات الشفرات، ودمجت خلايا البطارية الطويلة والنحيفة مباشرة في الحزمة، مما ألغى مرحلة الوحدة، مما جعل المنتج أكثر كفاءة في استخدام الحجم، والطاقة، والسلامة، والتكلفة، وكسر بذلك الهيمنة التي كانت تسيطر على السوق من بطاريات الليثيوم الثلاثي.

اليوم، بدأت BYD ثورة ثانية في تكنولوجيا البطاريات، بإعادة هيكلة أربع مستويات رئيسية تشمل نظام المواد، وهيكل القطب، وتصميم الخلية، والتكامل النظامي. في النهاية، دعمت بطارية الشفرات من الجيل الثاني الشحن السريع بقدرة ميغاوات، وزادت كثافة الطاقة إلى 190-210Wh/kg، مما يمثل زيادة بنحو 40% مقارنةً بالجيل الأول.

وراء ذلك، توجد تقنيات رئيسية مثل “الممر السريع لأيونات الليثيوم” و"نظام إدارة الحرارة الذكي عبر جميع درجات الحرارة".

مصدر الصورة:

العلامة التجارية الرسمية

حققت BYD تحسينات كبيرة في بطارية الشفرات من الجيل الثاني من المواد إلى الهيكل، كما تحولت من “الشفرات الطويلة” إلى “الشفرات القصيرة”، مما خفض المقاومة الداخلية للبطارية بنسبة 50%، ويدعم الشحن السريع بقدرة 10C، مما يعني أنه يمكن شحنها بالكامل في 6 دقائق.

تحتوي بطارية الشفرات من الجيل الثاني من BYD على 96 نقطة مراقبة درجة حرارة موزعة داخل حزمة البطارية، مما يتيح مراقبة دقيقة لكل خلية ومنطقة حرجة في الوقت الفعلي. بالإضافة إلى ذلك، وبفضل الهيكل السائل المبرد والمباشر، زادت كفاءة تبديد الحرارة بنسبة 300%. مما يجعل الفارق في درجة الحرارة بين كل خلية لا يتجاوز ±2℃.

العلامة التجارية الرسمية

تعتبر تقنية الشحن السريع بقدرة ميغاوات والتي تستغرق 9 دقائق للشحن الكامل مذهلة، حيث تصل إلى 1000 فولت في جهد الشحن الأقصى، و1500 أمبير في التيار الأقصى، و1500 كيلووات في القدرة القصوى. ما هو مفهوم هذه القدرة في الشحن؟ قبل 3 سنوات، كانت قدرة شحن السيارات الكهربائية المجهزة بشكل رئيسي حوالي 80 كيلووات، والآن، يمكن أن تدعم السيارات الكهربائية ذات التجهيز المرتفع قدرة شحن فائقة تصل إلى 350-450 كيلووات.

عندما تصل قدرة الشحن إلى 1500 كيلووات، فإنها تعادل تشغيل 750 مكيف هواء في نفس الوقت، والتحدي يكمن في تأثير ذلك على شبكة الكهرباء. إذا تم توصيل هذا الجهاز مباشرة بالشبكة، فإن المحولات قد تتعرض للتوقف بسهولة. لتحقيق هذا الشحن العالي، أضافت BYD بطارية ضخمة لتخزين الطاقة في محطات الشحن، مما يجعلها تعمل كمنظومة تخزين وشحن.

بهذه الطريقة، يتم توصيل محطة الشحن بالشبكة عبر بطارية التخزين، حيث تكون القدرة المتصلة بالشبكة 200 كيلووات فقط، مما يجعل الشبكة العادية قادرة على دعم ذلك. لذا يمكن تركيب الشحن السريع بقدرة ميغاوات في أي مكان بما في ذلك الأحياء القديمة والريف.

أثناء الشحن، ستقوم بطارية التخزين في محطة الشحن بإطلاق تيار كبير بشكل瞬اني لإتمام الشحن السريع.

وعلى عكس طرق الشحن السريعة الحالية التي تبدأ بسرعة ثم تبطئ، فإن الشحن السريع بقدرة ميغاوات هو شحن عالي السرعة طوال الوقت. عادةً ما تتحدث الصناعة عن سرعة الشحن فقط من 10% إلى 80%، حيث تنخفض القدرة بشكل كبير في الـ 20% الأخيرة، مما يطيل من الوقت الكلي للشحن. من خلال تحسين النظام الكيميائي وقنوات الأيونات عبر السلسلة، حققت BYD شحنًا سريعًا طوال الدورة، مما أدى إلى الوصول إلى 9 دقائق للشحن الكامل.

مع تقليل الوقت اللازم للشحن الكامل إلى أقل من 10 دقائق، أصبح الفارق في تجربة الشحن بين السيارات الكهربائية والسيارات التي تعمل بالوقود غير موجود فعليًا، لذلك، تم تصميم محطات الشحن السريعة الجديدة التي تبنيها BYD لتكون مشابهة لمحطات الوقود، بهدف محاكاة عادات استخدام الوقود لدى المستخدمين، بحيث لا يحتاج المستخدمون إلى الابتعاد أثناء الشحن، ويغادرون فور اكتمال الشحن.

عندما نتحدث عن الشحن في 9 دقائق، فما مقدار المسافة التي تمت تغطيتها؟ فيما يتعلق بمسافة الشحن، يمكن أن يغطي الشحن السريع بقدرة ميغاوات حوالي 420-620 كيلومتر في 5 دقائق، و610-900 كيلومتر في 9 دقائق، وكلما زادت درجة تحديد الطراز وزادت المسافة الأصلية، زادت المسافة التي يمكن تغطيتها عبر الشحن السريع.

كمثال، لنأخذ ثلاثة طرازات: SEAL 07EV، وتينغشي Z9GT، ويانغوانغ U7، حيث تغطي مسافات الشحن في 5 دقائق و9 دقائق كما يلي:

تتمتع محطة الشحن التي تجمع بين التخزين والشحن بالعديد من الفوائد الأخرى. يمكن استخدام بطارية التخزين لشحن الطاقة خلال الليل عندما تكون الأسعار منخفضة، ومن ثم شحن السيارات الكهربائية خلال ساعات النهار عندما تكون الأسعار مرتفعة، مما يحقق فوائد اقتصادية من الأسعار المنخفضة والعالية، ويعمل على ضبط استخدام الكهرباء في أوقات الذروة والهدوء، مما يحسن من كفاءة استخدام الطاقة في الشبكة.

تتميز هذه الشحنات السريعة بقدرة 1000 فولت بأنها لا تضر البطارية ولا تحرق الشبكة، وهي نتيجة لتحسينات تقنية شاملة عبر مسار التخزين، ومحطات الشحن، وبطاريات الطاقة، وإدارة درجة الحرارة، ولا يمكن إلا لشركة مثل BYD التي تقوم بتطوير كل هذه السلسلة بشكل ذاتي أن تحقق ذلك. إنها انتصار لنظام تكنولوجيا BYD.

من المثير للاهتمام، أنه في الوقت الذي تدفع فيه BYD تجربة “الشحن” إلى أقصى حدودها ضمن نظام البطاريات السائلة، فإن هناك مسارًا آخر يهدف إلى تغيير الشكل الفيزيائي للبطاريات بالكامل - بطاريات الحالة الصلبة، والتي تتحرك بسرعة من المختبر إلى خطوط الإنتاج.

من حيث التصنيف التقني، تحتوي بطاريات الحالة الصلبة على ثلاثة أنواع: شبه صلبة، شبه صلبة، وصلبة بالكامل. مقارنةً ببطاريات الليثيوم السائلة السائدة حاليًا، تتمتع بطاريات الحالة الصلبة بمزايا ملحوظة في كثافة الطاقة، والأداء في درجات الحرارة المنخفضة، وعمر الدورات، والسلامة. يكمن جوهرها في استخدام الإلكتروليت الصلب بدلاً من الإلكتروليت السائل، مما يحل جذريًا مخاطر قابلية الاشتعال والتسرب التي تتعرض لها البطاريات التقليدية.

تصل كثافة الطاقة لبطاريات الحالة الصلبة إلى 400-500Wh/kg، بينما تتجاوز المنتجات في المختبر 600Wh/kg، وتظهر أداءً أقل تراجعًا في البيئات المنخفضة، مثل -20℃ و-30℃، ومن المتوقع أن يصل عمر الدورات إلى آلاف المرات، مما يجعل عمر البطارية يتماشى مع عمر السيارة.

الأهم من ذلك هو السلامة. تستخدم بطاريات الحالة الصلبة إلكتروليتًا صلبًا، مما يحل جذريًا مخاطر قابلية الاشتعال والتسرب للإلكتروليت السائل، وتكون البطارية أكثر استقرارًا في ظروف قاسية مثل درجات الحرارة العالية أو الإبر، مما يزيد من مستويات السلامة.

في الوقت الحالي، يتم تجاوز العقبات الرئيسية في عملية التصنيع لبطاريات الحالة الصلبة. تم توقع أن يتم حل مشكلة “مقاومة الواجهة الصلبة-الصلبة” التي كانت تعيق تطورها من خلال تقنية ملء أيونات اليود التي طورتها مجموعة هوانغ شيو جيه من الأكاديمية الصينية للعلوم بحلول أكتوبر 2025. بالإضافة إلى ذلك، في يناير 2026، قام فريق ما تشينغ من جامعة العلوم والتكنولوجيا الصينية بتطوير إلكتروليت صلب جديد من “ليثيوم-زركونيوم-ألومنيوم-كلوريد-أكسيد”، مما يوفر حلاً تقنيًا جديدًا لتجاوز عقبات الإنتاج الضخم بتكلفة تقل عن 5% من تكلفة الإلكتروليت الكبريتي.

في الواقع، في عام 2025، من حيث عدد براءات الاختراع الجديدة التي تم الكشف عنها في مجال بطاريات الحالة الصلبة، احتلت الصين المرتبة الأولى عالميًا برصيد 6312 براءة اختراع، مما يمثل 44.1% من الإجمالي، بينما كانت اليابان وكوريا الجنوبية 3331 و2810 براءات اختراع على التوالي.

حاليًا، أعلن عدد من شركات السيارات عن جداول زمنية لتزويد سياراتها ببطاريات الحالة الصلبة - حيث تخطط مجموعة غوانغتشو للسيارات لتزويد طراز هاوبو ببطارية حالة صلبة بكثافة طاقة تزيد عن 400Wh/kg هذا العام؛ بينما أعلنت شيري للسيارات أنها ستطلقها لأول مرة هذا العام على علامة ستار تير؛ كما حددت شركة دونغفنغ للسيارات خطة لتزويد السيارات ببطاريات الحالة الصلبة بحلول عام 2026.

وبينما تعتبر BYD، وChangan، وZhiqi، بالإضافة إلى عمالقة عالميين مثل تويوتا وBMW، أن عام 2027 هو نافذة إنتاجية هامة.

قبل ذلك، قامت بعض شركات السيارات بالفعل بتطبيق بطاريات شبه صلبة، والتي تتراوح كثافتها وأمانها بين البطاريات السائلة والصلبة بالكامل، في نماذج الإنتاج.

على سبيل المثال، أطلقت مجموعة SAIC النسخة الجديدة من MG4 شبه الصلبة في ديسمبر الماضي، حيث انخفض محتوى الإلكتروليت السائل إلى 5%، وقدمت وعدًا بإعادة تعويض العملاء في حال حدوث حريق للبطارية؛ كما أكملت شركة Dongfeng Yipai Technology اختبار بطارية صلبة بكثافة طاقة تصل إلى 350Wh/kg في طرازها eπ 007.

تعتقد الصناعة عمومًا أن الانتشار الواسع لبطاريات الحالة الصلبة سيحدث حوالي عام 2030. على سبيل المثال، أشار الأكاديمي أو يانغ مينغ غاو من الأكاديمية الصينية للعلوم إلى أنه لتحقيق الانتشار الواسع لبطاريات الحالة الصلبة وعمليتها، يجب أن تتراوح كثافة الطاقة بين 300-350Wh/kg، ومن المحتمل أن يستغرق ذلك ثلاث إلى خمس سنوات.

هذا يعني أن البطاريات الصلبة لن تكون متاحة بشكل فعلي لفترة طويلة، وخلال هذه الفترة، تستمر البطاريات السائلة ووسائل الشحن المرافقة في التطور، وبالتالي يمكن للمستخدمين الذين يحتاجون بشدة إلى السيارات الكهربائية أن يشعروا بالأمان في قرارهم بالشراء، وليس عليهم “الانتظار بلا جدوى” للبطاريات الصلبة.

بينما يتركز الاهتمام الصناعي على بطاريات الحالة الصلبة، فإن هناك اختراقًا أكاديميًا من الصين يبدأ من مبادئ الكيمياء الكهربائية الأساسية، مما يفتح مسارًا ثالثًا مليئًا بالإمكانيات لمستقبل بطاريات الليثيوم.

في 26 فبراير، نشرت المجلة الأكاديمية الرائدة عالميًا “Nature” دراسة ثورية من جامعة نانكاي بالتعاون مع معهد أبحاث الطاقة الفضائية في شنغهاي - حيث تم تطوير تقنية بطارية ليثيوم عالية الطاقة تعتمد على إلكتروليت جديد من الهيدروكربونات الفلورية.

في نظام الإلكتروليت التقليدي لبطاريات الليثيوم، يُعتبر ذرة الأكسجين عنصرًا أساسيًا لا يمكن الاستغناء عنه في المذيب. تتمثل مزايا الإلكتروليتات المحتوية على الأكسجين في قدرتها العالية على إذابة أملاح الليثيوم، ولكن بسبب التفاعل القوي مع الليثيوم، يتم عرقلة انتقال الشحنات داخل واجهة البطارية، مما يحد من الأداء في درجات الحرارة المنخفضة، بالإضافة إلى أن كمية المذيب كبيرة، مما يضغط على المساحة المتاحة لزيادة كثافة الطاقة في البطارية.

إن الاختراق الذي حققته جامعة نانكاي هو بمثابة فتح مسار جديد - نظام التنسيق الفلوري.

تعمل هذه التقنية على تصميم وتركيب سلسلة من جزيئات مذيب الهيدروكربونات الفلورية، من خلال التحكم في كثافة الإلكترون لذرات الفلور والقيود المكانية لجزيئات المذيب، مما لا يقلل فقط من كمية الإلكتروليت المستخدمة بشكل كبير، بل يحقق أيضًا خصائص ديناميكية لنقل الشحنات بسرعة، بينما يزيد من كثافة الطاقة وقابلية التكيف في درجات الحرارة المنخفضة، متغلبًا على مشكلتين عالميتين هما “الكثافة العالية للطاقة” و"نطاق درجة الحرارة الواسع (خصوصًا في درجات الحرارة المنخفضة جدًا)".

وفقًا للنتائج التجريبية التي تم نشرها، تصل كثافة طاقتها إلى 700Wh/kg في درجة حرارة الغرفة. والأكثر ندرة هو أدائها في درجات الحرارة المنخفضة، حيث لا تزال تحافظ على تفريغ مستقر يبلغ حوالي 400Wh/kg في بيئة قاسية تصل إلى -50℃.

الأهم من ذلك، أن هذه التقنية، من الناحية النظرية، متوافقة مع خطوط إنتاج بطاريات الليثيوم الحالية، مما يعني أن سرعة تطبيقها قد تكون أسرع مما نتوقع.

من الناحية التقنية، تعتبر بطاريات الهيدروكربونات الفلورية وبطاريات الحالة الصلبة طريقتين مختلفتين لحل نقاط الألم الأساسية في بطاريات الليثيوم.

يمكن اعتبار بطاريات الهيدروكربونات الفلورية الشكل النهائي الحالي للبطاريات السائلة، كما لو كانت قد حصلت على وقود خارق جديد، ذو كثافة طاقة أعلى ولا تخشى درجات الحرارة المنخفضة. بينما تهدف بطاريات الحالة الصلبة إلى تغيير النظام البيئي للبطاريات السائلة بالكامل، فإن الشركات التي ستمتلك تقنية بطاريات الحالة الصلبة ستكتسب السيطرة على تطوير الصناعة في العقد المقبل.

لا تعتبر العلاقة بينهما بسيطة بدلاً من الآخر، بل تشكل اتجاهين رئيسيين في تخطيط التقنيات لصناعة الطاقة الجديدة، مما يخلق “تأمينًا مزدوجًا تقنيًا” يغطي الحاضر والمستقبل.

المعنى الأعمق هو أن صناعة البطاريات في الصين تظهر حيوية ابتكارية غير مسبوقة وعمقًا استراتيجيًا. على مستوى تجربة المستخدم، تدفع BYD من خلال “ثورة الشحن السريع” وبناء النظام البيئي، تجربة الشحن إلى مستوى سيارات الوقود؛ وعلى مستوى التحول الصناعي، تسرع بطاريات الحالة الصلبة من الإنتاج الضخم بدعم من الاختراقات البحثية في الصين، مما يضمن السيطرة على التقنية الرئيسية للجيل القادم؛ وعلى مستوى العلوم الأساسية، يفتح اختراق “الفلور” من جامعة نانكاي مساحة جديدة للاستكشاف من الجذور.

تتصل هذه المسارات الثلاثة ببعضها البعض، وتدعم بعضها البعض، مما يشكل نظامًا متنوعًا ومتعدد الأبعاد من الابتكار التكنولوجي والتخطيط الصناعي. وفي هذه العملية التاريخية، أصبحت الصين بشكل فعلي محددة لمسارات التكنولوجيا، ومصممة للمعايير الصناعية، وبانية للإيكولوجيا المستقبلية.

لم يكن سباق تكنولوجيا البطاريات يومًا مليئًا بالخيال كما هو اليوم.