فراگیری خودروهای برقی با ارزان‌سازی باتری

با کاهش قیمت اخیر باتری‌‌‌ها، هزینه خرید منابع اولیه و ساخت برخی از خودروهای برقی طی سال‌های اخیر تقریبا با نمونه‌‌‌های بنزینی برابری می‌کند. از سوی دیگر، یارانه‌‌‌های دولتی قابل‌توجهی برای خریداران خودروهای برقی در نظر گرفته شده است: از جمله وام فدرال تا 7500دلار برای خریداران واجد شرایط تامین اعتبار شده است. براساس گزارشی از وال‌‌‌استریت ژورنال، هرچند کماکان بسیاری از خودروهای برقی هنوز هم نسبت به رقیبان بنزینی از قیمت‌های بالاتری برخوردارند، با این‌حال این فاصله درحال کمتر شدن است. اکنون با توجه به صرفه‌‌‌جویی قابل‌‌‌توجهی که خودروهای برقی در هزینه‌‌‌های سوخت و تعمیر و نگهداری ارائه می‌دهند، می‌‌‌توانند تفاوت هزینه اولیه را برای برخی خودروها در 2 تا 5سال اول جبران کنند. از جمله علت‌‌‌های کاهش هزینه باتری‌‌‌ها مربوط به پیشرفت در فناوری شارژ و دسترسی عمومی جایگاه‌‌‌های شارژ بوده است. با این حال، دلیل اصلی جبران شکاف هزینه مربوط به کاهش قیمت ساخت باتری است. باتری، گران‌‌‌ترین جزء در خودروهای برقی و دلیل اصلی قیمت بالای این خودروها بوده است.

می‌‌‌توان از دو عامل اصلی موثر در کاهش هزینه باتری‌‌‌ها نام برد و در صدر صفحه صرفه‌‌‌جویی در مقیاس قرار دارد. عملکرد تولیدکنندگان داخلی و بین‌المللی در تولید باتری‌‌‌ها به طور قابل‌‌‌توجهی پیشرفت داشته است. نتایج مطالعه‌‌‌ای که از سوی شرکت تحقیقاتی بازار «آدامز اینتلیجنس» انجام شده است، از تولید نزدیک به 20میلیون خودرو در 2023، به دلیل بهبود فرآیند تولید باتری در دهه گذشته خبر می‌دهد.

از روزهای آغازین تولید خودروهای برقی، منتقدان و طرفداران استدلال کرده‌‌‌اند تا زمانی که قیمت خودروهای برقی به اندازه خودروهای گازسوز نباشد، بعید به نظر می‌‌‌رسد جایگزین خودروهای موجود در بازار شوند. در گذر سال‌ها اهمیت بالای باتری‌‌‌ها، تمرکز منحصر‌به‌فردی بر کاهش هزینه در این قسمت صورت گرفته است. در پی پروژه‌‌‌های گسترده دانشمندان و مهندسان نه‌تنها به راهکارهایی برای ساخت ارزان‌‌‌تر باتری‌‌‌ها دست یافته‌‌‌اند، بلکه درحال تلاش برای ساخت انواع جدیدی از باتری‌‌‌ها هستند که به قطعات گران‌‌‌قیمت کمتری احتیاج دارد. از این جمله باتری‌‌‌های نسل جدید می‌‌‌توان به باتری‌‌‌هایی اشاره کرد که مبتنی بر آهن ساخته شده‌‌‌اند و در بازار به LFP معروف هستند، به طوری که درحال حاضر نیز در برخی مدل‌‌‌ها توسط تسلا و در آینده توسط فولکس‌واگن و فورد استفاده می‌‌‌شوند. در باتری‌‌‌های بر پایه آهن، از فلزاتی مانند نیکل و کبالت استفاده نمی‌شود که موجب افزایش هزینه ساخت باتری‌‌‌ها می‌شود. به گفته رایان کاستیالوکس، مدیرعامل «آدامز اینتلیجنس»، از آنجا که سهم جهانی باتری‌‌‌های بدون نیکل و کبالت افزایش یافته، قیمت این عناصر از کنترل خارج نشده است. باتری‌‌‌های آهنی اکنون تقریبا یک‌‌‌سوم باتری خودروهای برقی را در سراسر جهان تشکیل می‌دهند و انتظار می‌رود سهم بازار آنها همچنان به رشد خود ادامه دهد.

یاران انقلاب خودروهای برقی

شرایط متلاطم و آشفته بازار در سال‌های گذشته این ترس را ایجاد کرده است که ممکن است انقلاب خودروهای برقی تا دهه‌‌‌های آتی به تعویق بیفتد. درست در همین زمان چند اتفاق مهم در بازار روی داد؛ اول، منابع جدیدی از مواد معدنی حیاتی موردنیاز باتری‌‌‌ها به بازار وارد شدند؛ درست زمانی که اقتصاد جهانی درحال تجربه روزهای رخوت‌‌‌انگیزی بود و مصرف‌کنندگان از خرید وسایل نقلیه جدید و لوازم الکترونیکی مصرفی خودداری می‌‌‌کردند.

در همان زمان، صنعت خودرو به‌سرعت فناوری باتری مبتنی بر آهن را جایگزین باتری‌‌‌های معمول مورد استفاده در جهان کرد. باتری‌‌‌های آهنی همچنان حاوی لیتیوم هستند، اما با توجه به اینکه به نیکل یا کبالت احتیاجی ندارند، تحت‌تاثیر نوسانات قیمتی این فلزات قرار نمی‌‌‌گیرند. تحقیقات اولیه‌‌‌ای که باتری مبتنی بر آهن را ممکن کرده است توسط آروموگام مانتیرام در اواسط دهه 1980 در آکسفورد و دانشگاه تگزاس، آستین، در آزمایشگاه‌‌‌های جان گودناف انجام شد که در 2019 جایزه نوبل را کسب کرد. نوبل شیمی برای تحقیقاتی بود که منجر به توسعه باتری‌‌‌های یون‌‌‌لیتیوم مدرن شد. گفته می‌شود دلیل آنکه دکتر مانتیرام روی تکنولوژی باتری‌‌‌هایی بر پایه آهن کار می‌‌‌کرد این بود که حتی در اواسط دهه 1980 پیش‌بینی می‌‌‌کرد اگر باتری‌‌‌ها در ذخیره‌‌‌سازی انرژی گسترده شوند، کاملا محتمل است که نیکل و کبالت کافی برای ساخت آنها وجود نداشته باشد.

در حالی که دکتر مانتیرام دانش شیمی موردنیاز برای ساخت باتری‌‌‌های مبتنی بر آهن را فراهم آورده بود، این تولیدکنندگان باتری در چین بودند که با استفاده از یارانه‌‌‌های قابل‌‌‌توجه دولتی، ظرفیت تولیدی برای ساخت آنها در مقیاس انبوه را ایجاد کردند. باتری‌‌‌های آهنی درحال حاضر انرژی اکثر خودروهای برقی در چین را تامین می‌کنند و برای برخی از مدل‌‌‌های تسلا در آمریکا می‌‌‌توان به صورت سفارشی انتخاب کرد. همچنین فورد اقدام به واردات گسترده آنها از چین کرده و درحال برنامه‌‌‌ریزی برای استفاده از این باتری‌‌‌ها در برخی از خودروهای تولیدی خود است. این شرکت متعهد شده است که کارخانه تولید باتری آهنی با تامین اعتبار 5/ 3میلیارد دلاری را در میشیگان، با کمک شرکت «کانتمپروری آمپروکس تکنولوژی» چین تاسیس کند.

یکی از دلایلی که پیش‌بینی می‌شود در آینده خودروهای برقی، هر دو مدل باتری‌‌‌های مرسوم و باتری‌‌‌های آهنی نقش خواهند داشت، نقاط قوت و ضعف متفاوت هر کدام از این دو گونه است. باتری‌‌‌های مرسوم که از نیکل و کبالت بهره می‌‌‌برند و باتری مورد استفاده اصلی در لوازم الکترونیکی و اکثر خودروهای برقی در آمریکا هستند، قدرت ذخیره انرژی بیشتری دارند، به این معنی که خودروها با کمک این باتری‌‌‌ها می‌‌‌توانند برد بیشتری داشته باشند. از طرف دیگر باتری‌‌‌های آهنی ارزان‌‌‌تر و بادوام‌‌‌تر هستند و این به معنای افزایش عمر مفید باتری‌‌‌ها خواهد بود.