سيتم إطلاق منصة الشحن عالية الطاقة بالتيار المستمر

وفقًا لتطور تكنولوجيا شحن المركبات الكهربائية والطلب على إعادة الشحن السريع، قامت وزارة الصناعة وتكنولوجيا المعلومات بتنظيم اللجنة الفنية الوطنية لتوحيد معايير السيارات لإكمال مراجعة معيارين وطنيين موصى بهما، مما أدى إلى ترقية جديدة للنسخة الأصلية لعام 2015 من مخطط المعايير الوطنية (المعروف باسم معيار "2015 +")، وهو ما يساعد على زيادة تحسين التكيف البيئي والسلامة والموثوقية لأجهزة توصيل الشحن الموصلة، وفي الوقت نفسه تلبية الاحتياجات الفعلية للشحن بالتيار المستمر منخفض الطاقة وعالي الطاقة.

في الخطوة التالية، ستقوم وزارة الصناعة وتكنولوجيا المعلومات بتنظيم الوحدات المعنية لتنفيذ حملات توعية وترويج وتطبيق شاملة للمعيارين الوطنيين، وتعزيز استخدام تقنيات الشحن بالتيار المستمر عالي الطاقة وغيرها من التقنيات، وتهيئة بيئة تطوير عالية الجودة لصناعة مركبات الطاقة الجديدة وقطاع محطات الشحن. لطالما شكل الشحن البطيء مشكلة رئيسية في صناعة السيارات الكهربائية.

وفقًا لتقرير صادر عن شركة Soochow Securities، يبلغ متوسط ​​معدل الشحن النظري للطرازات الأكثر مبيعًا التي تدعم الشحن السريع في عام 2021 حوالي 1C (حيث يمثل C معدل شحن نظام البطارية. بعبارة أخرى، يمكن لشحن 1C شحن نظام البطارية بالكامل في 60 دقيقة)، أي أن الأمر يستغرق حوالي 30 دقيقة للشحن للوصول إلى مستوى شحن يتراوح بين 30% و80%، ويبلغ عمر البطارية حوالي 219 كيلومترًا (وفقًا لمعيار NEDC).

عمليًا، تحتاج معظم السيارات الكهربائية بالكامل إلى 40-50 دقيقة من الشحن للوصول إلى مستوى شحن يتراوح بين 30% و80%، ويمكنها قطع مسافة تتراوح بين 150 و200 كيلومتر. وإذا أُضيف وقت الدخول والخروج من محطة الشحن (حوالي 10 دقائق)، فإن السيارة الكهربائية التي تستغرق ساعة واحدة للشحن لا يمكنها السير على الطريق السريع لأكثر من ساعة بقليل.

يتطلب تعزيز وتطبيق تقنيات مثل الشحن بالتيار المستمر عالي الطاقة مزيدًا من التطوير لشبكة الشحن في المستقبل. وقد أعلنت وزارة العلوم والتكنولوجيا سابقًا أن بلادي قد أنشأت شبكة مرافق شحن تضم أكبر عدد من أجهزة الشحن وتغطي أوسع مساحة. وتعتمد معظم مرافق الشحن العامة الجديدة بشكل أساسي على أجهزة الشحن السريع بالتيار المستمر بقدرة 120 كيلوواط أو أكثر.7 كيلوواط تيار متردد بطيء الشحنأصبحت هذه التقنية معيارًا في القطاع الخاص. وقد انتشر استخدام الشحن السريع بالتيار المستمر بشكل أساسي في مجال المركبات الخاصة. وتعتمد مرافق الشحن العامة على شبكات منصات الحوسبة السحابية للمراقبة الآنية. كما تُستخدم على نطاق واسع إمكانيات تحديد مواقع الشحن عبر التطبيقات والدفع الإلكتروني، وتجري تدريجيًا عملية تطبيق تقنيات جديدة مثل الشحن عالي الطاقة، والشحن بالتيار المستمر منخفض الطاقة، والتوصيل التلقائي للشحن، والشحن المنظم.

ستركز وزارة العلوم والتكنولوجيا في المستقبل على التقنيات والمعدات الأساسية لشحن وتبديل البطاريات بكفاءة عالية، مثل التقنيات الأساسية لربط شبكات المركبات، وأساليب تخطيط مرافق الشحن، وتقنيات إدارة الشحن المنظمة، والتقنيات الأساسية للشحن اللاسلكي عالي الطاقة، والتقنيات الأساسية للاستبدال السريع لبطاريات الطاقة. كما ستعمل الوزارة على تعزيز البحث العلمي والتكنولوجي في هذا المجال.

على الجانب الآخر،شحن عالي الطاقة بالتيار المستمريفرض متطلبات أعلى على أداء بطاريات الطاقة، وهي المكونات الرئيسية للمركبات الكهربائية.

وفقًا لتحليل شركة سوتشو للأوراق المالية، فإن زيادة معدل شحن البطارية يتعارض أولاً وقبل كل شيء مع مبدأ زيادة كثافة الطاقة، لأن المعدل العالي يتطلب جزيئات أصغر من مواد الأقطاب الموجبة والسالبة للبطارية، بينما تتطلب كثافة الطاقة العالية جزيئات أكبر من مواد الأقطاب الموجبة والسالبة.

ثانياً، سيؤدي الشحن عالي السرعة في حالة الطاقة العالية إلى حدوث تفاعلات جانبية أكثر خطورة لترسب الليثيوم وتأثيرات توليد الحرارة على البطارية، مما يؤدي إلى انخفاض سلامة البطارية.

من بين هذه العوامل، تُعدّ مادة القطب السالب للبطارية العاملَ المُحدِّد الرئيسي للشحن السريع. ويعود ذلك إلى أن الجرافيت المستخدم في القطب السالب مُكوَّن من صفائح الجرافين، حيث تدخل أيونات الليثيوم إلى هذه الصفائح عبر حوافها. لذا، خلال عملية الشحن السريع، يصل القطب السالب بسرعة إلى أقصى قدرة له على امتصاص الأيونات، وتبدأ أيونات الليثيوم بتكوين الليثيوم المعدني الصلب على سطح جزيئات الجرافيت، أي ما يُعرف بتفاعل ترسيب الليثيوم. يُقلِّل ترسيب الليثيوم من المساحة الفعالة للقطب السالب المتاحة لاحتواء أيونات الليثيوم. من جهة، يُقلِّل ذلك من سعة البطارية، ويزيد من مقاومتها الداخلية، ويُقصِّر من عمرها الافتراضي. ومن جهة أخرى، تنمو بلورات على السطح الفاصل وتخترقه، مما يُؤثِّر على سلامة البطارية.

سبق أن كتب البروفيسور وو نينغنينغ وآخرون من شركة شنغهاي هاندوي للصناعات المحدودة أنه لتحسين قدرة الشحن السريع لبطاريات الطاقة، من الضروري زيادة سرعة انتقال أيونات الليثيوم في مادة الكاثود وتسريع اندماجها في مادة الأنود، وتحسين الموصلية الأيونية للإلكتروليت، واختيار فاصل سريع الشحن، وتحسين الموصلية الأيونية والإلكترونية للإلكترود، واختيار استراتيجية شحن مناسبة.

مع ذلك، ما يمكن للمستهلكين توقعه هو أن شركات تصنيع البطاريات المحلية بدأت منذ العام الماضي بتطوير ونشر بطاريات الشحن السريع. في أغسطس من هذا العام، أطلقت شركة CATL الرائدة بطارية Shenxing فائقة الشحن 4C، والمبنية على نظام فوسفات الحديد الليثيوم الموجب (يشير 4C إلى إمكانية شحن البطارية بالكامل في ربع ساعة)، والتي تتميز بسرعة شحن فائقة تصل إلى 400 كيلوواط خلال 10 دقائق فقط. في درجات الحرارة العادية، يمكن شحن البطارية إلى 80% من سعتها في 10 دقائق. في الوقت نفسه، تستخدم CATL تقنية التحكم في درجة حرارة الخلايا على منصة النظام، مما يسمح بتسخين البطارية بسرعة إلى نطاق درجة حرارة التشغيل الأمثل في البيئات منخفضة الحرارة. حتى في بيئة منخفضة الحرارة تصل إلى -10 درجة مئوية، يمكن شحنها إلى 80% في 30 دقيقة، وحتى في درجات الحرارة المنخفضة جدًا، لا يتأثر تسارعها من صفر إلى 100 كيلوواط في الحالة الكهربائية.

وفقًا لشركة CATL، سيتم إنتاج بطاريات Shenxing فائقة الشحن بكميات كبيرة خلال هذا العام وستكون أول بطاريات يتم استخدامها في طرازات Avita.

 

أطلقت شركة CATL هذا العام أيضًا نموذجًا مثاليًا للسيارات الكهربائية بالكامل، وهو بطارية 4C Kirin للشحن السريع القائمة على مادة الكاثود الليثيوم الثلاثية، كما أطلقت مؤخرًا سيارة 001FR الخارقة الفاخرة للغاية التي تعمل بالكريبتون.

إلى جانب شركة نينغدي تايمز، ومن بين شركات البطاريات المحلية الأخرى، وضعت شركة تشاينا نيو أفييشن مسارين في مجال الشحن السريع عالي الجهد 800 فولت، أحدهما مربع والآخر أسطواني كبير. تدعم البطاريات المربعة الشحن السريع بمعدل 4C، بينما تدعم البطاريات الأسطوانية الكبيرة الشحن السريع بمعدل 6C. وفيما يتعلق بحلول البطاريات المنشورية، تزود شركة تشاينا إنوفيشن أفييشن هاتف Xpeng G9 بجيل جديد من بطاريات الليثيوم أيون سريعة الشحن وبطاريات النيكل الثلاثية عالية الجهد متوسطة الصلابة، المطورة على منصة عالية الجهد 800 فولت، والتي يمكنها الوصول إلى حالة شحن من 10% إلى 80% في غضون 20 دقيقة.

أطلقت شركة هاني كومب إنرجي بطارية دراغون سكيل في عام 2022. تتوافق هذه البطارية مع أنظمة الشحن الكيميائي الكاملة، مثل بطاريات الحديد والليثيوم، والبطاريات الثلاثية، والبطاريات الخالية من الكوبالت. تدعم البطارية أنظمة الشحن السريع من 1.6C إلى 6C، ويمكن تركيبها على طرازات الفئة A00-D. من المتوقع أن يبدأ الإنتاج الكمي لهذا الطراز في الربع الأخير من عام 2023.

ستطرح شركة ييوي ليثيوم إنرجي نظام بطاريات أسطوانية كبيرة بتقنية "π" في عام 2023. وتساهم تقنية التبريد "π" في حل مشكلة الشحن السريع وارتفاع درجة حرارة البطاريات. ومن المتوقع أن يبدأ الإنتاج الضخم لسلسلة بطارياتها الأسطوانية الكبيرة رقم 46 وتسليمها في الربع الثالث من عام 2023.

في أغسطس من هذا العام، أعلنت شركة سونواندا للمستثمرين أن بطارية "الشحن السريع" التي تُطرح حاليًا في سوق السيارات الكهربائية قابلة للتكيف مع أنظمة الجهد العالي 800 فولت وأنظمة الجهد العادي 400 فولت. وقد دخلت منتجات بطاريات الشحن فائق السرعة 4C مرحلة الإنتاج الضخم في الربع الأول من العام. ويجري تطوير بطاريات "الشحن السريع" 4C-6C بسلاسة، حيث يمكن تحقيق عمر بطارية يصل إلى 400 كيلوواط في غضون 10 دقائق.