فولكسفاغن تكشف عن نموذج أولي لبطارية صلبة بمدى 500 ميل

أعلنت شركة فولكسفاغن AG عن نموذج أولي عملي لخلية بطارية الحالة الصلبة، مدعية أن التكنولوجيا قادرة على توفير مدى يزيد عن 500 ميل بشحنة واحدة - وهو إنجاز قد يعيد تشكيل مشهد السيارات الكهربائية. استثمرت الشركة الألمانية أكثر من 300 مليون دولار في الشركة الناشئة الأمريكية QuantumScape منذ 2018، وعرضت الخلية في مختبر البطاريات في سالزغيتر بألمانيا يوم الخميس. النموذج، المسمى "Unified Cell Plus"، هو أول تصميم صلب تختبره فولكسفاغن خارج المختبر بالحجم الكامل.

المواصفات التقنية وأهداف الأداء

تستخدم الخلية الجديدة أنودًا من معدن الليثيوم مع فاصل سيراميكي صلب خاص طورته QuantumScape. قال مهندسو فولكسفاغن إن كثافة الطاقة تصل إلى 450 واط-ساعة لكل كيلوغرام على مستوى الخلية - أي ضعف بطاريات الليثيوم أيون الحالية المستخدمة في ID.4 تقريبًا. تحت دورة الاختبار WLTP، يمكّن النموذج من مدى 518 ميلاً (833 كيلومترًا) في سيارة بحجم ID.7 القادمة. أداء الشحن السريع كذلك قوي: يمكن للبطارية إعادة الشحن من 10% إلى 80% في 12 دقيقة عند توصيلها بشاحن CCS بقدرة 350 كيلوواط.

تظل الإدارة الحرارية تحديًا رئيسيًا، لكن فولكسفاغن تدعي أن خلية الحالة الصلبة تعمل بأمان في درجات حرارة تصل إلى 85 درجة مئوية دون تبريد نشط. يزيل الفاصل السائل الإلكتروليتي القابل للاشتعال الموجود في الخلايا التقليدية، مما يقلل بشكل كبير من خطر الحريق. قال فرانك بلوم، رئيس قسم البحث والتطوير في البطاريات في فولكسفاغن، في مؤتمر صحفي إن الخلية اجتازت اختبارات اختراق المسامير دون هروب حراري - وهو حد فشلت فيه العديد من نماذج الحالة الصلبة في الماضي.

مسار التصنيع والجدول الزمني للإنتاج

تخطط فولكسفاغن لبدء إنتاج صغير السلسلة لخلايا الحالة الصلبة في مصنعها في سالزغيتر بحلول نهاية 2025، ثم التوسع إلى عدة مئات الآلاف من الوحدات سنويًا بحلول 2027. يتم تصنيع الخلايا النموذجية على خط تجريبي ينتج حاليًا 1000 خلية أسبوعيًا. تنوي فولكسفاغن دمج الخلايا الجديدة في منصتها المعيارية MEB+، التي تدعم عائلة ID. وعلامة Scout القادمة. تتوقع الشركة أن تنخفض تكلفة الإنتاج لكل كيلوواط-ساعة إلى أقل من 80 دولارًا بحلول 2028 - مقارنة ببطاريات الإلكتروليت السائل الحالية - بسبب التجميع المبسط وإلغاء عملية التشكيل.

واجهت QuantumScape، التي تم إدراجها في البورصة عبر اندماج SPAC في 2020، شكوكًا بشأن التوسع. خطها ما قبل التجاري QS-0 في سان خوسيه، كاليفورنيا، يشحن خلايا "عينة A" إلى فولكسفاغن وغيرها من صانعي السيارات منذ أواخر 2023. يستخدم نموذج فولكسفاغن أحدث بنية خلايا حقيبة ذات تسع طبقات من QuantumScape، وهي خطوة كبيرة من خلايا الطبقة الواحدة التي تم عرضها في 2022. أشار أندرو هدسون، المدير التكنولوجي لـ QuantumScape، إلى أن الشركة تسير على الطريق الصحيح لبدء إنتاج منخفض الحجم في منشأتها QS-1 في 2026.

المشهد التنافسي وسياق الصناعة

فولكسفاغن ليست وحدها في سباق تسويق بطاريات الحالة الصلبة. أعلنت تويوتا في يونيو 2024 أنها ستطلق بطارية صلبة في سيارة هجينة بحلول 2027، بمدى مزعوم يبلغ 745 ميلاً بشحنة واحدة - الأطول حتى الآن المعلن عنها علنًا. تستخدم بطارية تويوتا إلكتروليتًا صلبًا يعتمد على الكبريتيد وقد أثارت إعجاب المحللين بمتانتها لأكثر من 1000 دورة. لكن تويوتا لم تُظهر بعد حزمة بحجم سيارة؛ نموذجها الحالي محدود بمنصة ذات مقعدين صغيرة. من جهة أخرى، عقدت BMW شراكة مع Solid Power لاختبار خلايا صلبة بالكامل مصنفة عند 390 واط-ساعة/كجم، مع إنتاج تجريبي مقرر لعام 2025. CATL الصينية، أكبر صانع بطاريات في العالم، كانت أكثر حذرًا، مشيرة في مكالمة أرباحها إلى أن الحالة الصلبة لا تزال على بعد خمس سنوات على الأقل من الإنتاج الضخم.

يرى المحللون في الصناعة أن ادعاء فولكسفاغن بمدى 500 ميل ذو مصداقية لكنهم يؤكدون أن المدى الفعلي يعتمد بشكل كبير على تكامل الحزمة. قال سام بوردي، كبير المحللين في Rho Motion: "خلية بقدرة 450 واط-ساعة/كجم مثيرة للإعجاب، لكن عند إضافة التغليف والتبريد والأسلاك، فإن الحزمة الكاملة توفر على الأرجح حوالي 330 واط-ساعة/كجم. تحتاج فولكسفاغن إلى الحفاظ على وزن الحزمة أقل من 450 كجم للاحتفاظ بميزة 500 ميل مقارنة بأفضل السيارات الكهربائية الحالية مثل Lucid Air Grand Touring التي تحصل على 516 ميلاً من حزمة ليثيوم أيون بسعة 105 كيلوواط-ساعة."

التحديات المقبلة: التكلفة والمتانة والطقس البارد

حتى مع نجاح النموذج، لا تزال عدة عقبات قائمة. ينتفخ أنود معدن الليثيوم أثناء الشحن، مما يخلق إجهادًا ميكانيكيًا قد يكسر الفاصل الصلب بعد دورات متكررة. تقول فولكسفاغن إن نموذجها يحافظ على 80% من السعة بعد 1200 دورة كاملة، لكن هذا يقل عن عتبة 1500 دورة المطلوبة عادة لسيارات الركاب تحت الضمان. تستكشف الشركة طلاء كربوني رقيق على الأنود لتخفيف تغيرات الحجم. يتم معالجة أداء الطقس البارد، وهو نقطة ضعف معروفة لخلايا الحالة الصلبة، بواسطة طبقة تسخين داخلية مدمجة في نظام إدارة البطارية - وهو حل يضيف تكلفة وتعقيدًا.

بالإضافة إلى ذلك، أكدت فولكسفاغن أنها لا تستخدم بعد تكنولوجيا الحالة الصلبة بنسبة 100%. لا يزال النموذج يحتوي على كمية صغيرة من الإلكتروليت السائل داخل مسام الفاصل لتحسين توصيل الأيونات في درجات الحرارة المنخفضة. قلل بلوم من أهمية هذا الأمر ووصفه بأنه "تصميم انتقالي" وأكد أن نسخة خالية تمامًا من السائل موجودة على خريطة الطريق لعام 2029.

الآثار السوقية والخطوات التالية

تتوقع فولكسفاغن أن تظهر بطارية الحالة الصلبة لأول مرة في نسخة محدودة من ID.7 في 2026، بسعر يزيد بنحو 15,000 يورو عن الطراز القياسي. الهدف طويل المدى للشركة هو خفض تكلفة الحزمة الإجمالية بنسبة 50% مقارنة ببطارية ID.4 الحالية، مما يمكن من سيارة كهربائية بأسعار معقولة بمدى 500 ميل بحلول 2030. لتحقيق ذلك، يجب على فولكسفاغن تأمين إمدادات موثوقة من المواد الخام الرئيسية - الليثيوم والكبريت والسيراميك - مع توسيع قدرتها الإنتاجية الداخلية للخلايا إلى 240 جيجاواط-ساعة سنويًا بحلول 2030.

الاختبار الكبير التالي سيأتي في الربع الأول من 2025، عندما تخطط فولكسفاغن لتركيب خلايا الحالة الصلبة في أسطول من 50 سيارة اختبارية لتجارب الطرق العامة في ألمانيا والولايات المتحدة. إذا أثبتت تلك التجارب أرقام المدى والمتانة، فقد تصبح السيارة الكهربائية ذات 500 ميل حقيقة سائدة في وقت أقرب بكثير مما توقعه معظم مراقبي الصناعة.