المحتوى
ضرورة باهظة الثمن
لكن الشوارد ذات الحالة الصلبة غالية الثمن. كما أخبرني الدكتور لورينزو غراندي ، محلل التقنية في IDTechEx ، الذي سيقدم ندوة عبر الإنترنت حول تكنولوجيا البطاريات في الحالة الصلبة في 25 أكتوبر (التفاصيل هنا إذا كنت تريد الاستماع) ، "تزداد التكلفة لكل متر مربع بشكل كبير مع حجم البطارية التي تريد صنعها. "
تزداد تكلفة المتر المربع أضعافا مضاعفة مع حجم البطارية.
يمكن أن تتراوح تكلفة بطارية الأغشية الرقيقة بين 20 و 30 دولارًا لـ RFID صغير ، ولكن التكلفة ستكون باهظة على مستويات بطارية الهاتف الذكي. على هذا النطاق ، قد يكلف بديل الحالة الصلبة آلاف الدولارات مقابل بطارية واحدة.
من الواضح أن هذا يمثل عائقًا أمام تطبيقات الإلكترونيات الاستهلاكية السائدة. ولكن كما أشار الدكتور غراندي ، يشير إلى الأحداث الحالية:
بطاريات الليثيوم أيون كما نعرفها تحتوي على الشوارد القابلة للاشتعال. هذه الشوارد عادة ما تكون مصنوعة من مواد عضوية أو مواد كيميائية شديدة الاشتعال.
عندما نفكر في استبدال هذه الإلكتروليتات بنظير صلب ، فإن الفائدة المباشرة تتمثل في التبديل من سائل قابل للاشتعال إلى شيء صلب إما غير قابل للاشتعال أو أقل قابلية للاشتعال وبالتالي يكون أكثر أمانًا للمستخدم.
السبب في أن كل شخص يستخدم الشوارد السائلة هو أن الشوارد الصلبة إما لم يتم تطويرها بالكامل بعد أو أنها لا تزال باهظة الثمن لتصنيعها على نطاق واسع.
ومع ذلك ، فمن الواضح أن بطاريات الحالة الصلبة لها مستقبل عظيم في مجال الإلكترونيات الاستهلاكية ، طالما أننا نستطيع خفض تكلفة التصنيع. على الرغم من أنها لا تزال لعبة أي شخص ، يعتقد الدكتور غراندي أن شركة مثل Samsung ، التي عانت من أضرار جسيمة في سمعتها مؤخرًا ، قد تكون من بين أوائل الشركات التي أعلنت عن بطارية الحالة الصلبة في الهاتف الذكي ، حتى لو كلفتها ذلك المال للقيام بذلك.
أين نحن في
كما أخبرني الدكتور غراندي ، فإن غالبية الشركات التي تصنع الأخبار في عالم تكنولوجيا الحالة الصلبة والبطارية البديلة (مثل Enevate ، التي لديها بطارية ليثيوم أيون من السيليكون من المقرر أن تبدأ في أي يوم الآن) ، تميل إلى أن تكون الشركات الناشئة الصغيرة التي بحاجة للدعاية. ومع ذلك ، حتى Enevate منفتح حول التكاليف التي تنطوي عليها بدائل لما لدينا الآن ، مع الاعتراف بأن مقاييس الأداء مع السعر ، لذلك البطارية عالية الأداء لا تزال لديها تكلفة عالية نسبيا.
لكن مدى تقدم البحث في الشوارد ذات الحالة الصلبة في شركات كبرى مثل Samsung و LG ، اللتين تنتجان بطاريات وإلكترونيات استهلاكية ، يصعب قياسها. إن ما حققه رواد السوق الحاليون في مجال تكنولوجيا البطاريات المحمولة خلف الأبواب المغلقة يمكن أن يكون متقدماً للغاية ، لكن لأسباب تنافسية لم يقوموا بنشره.
في السنوات القليلة المقبلة ، ستكون الشوارد ذات الأساس السائل في بطاريات ليثيوم أيون شيئًا من الماضي.
ومع ذلك ، يعتقد باحث مثل الدكتور غراندي اعتقادا راسخا أنه في السنوات القليلة المقبلة ، ستكون الشوارد بالكهرباء السائلة في بطاريات الليثيوم أيون شيئا من الماضي: "سوق البطاريات في الحالة الصلبة مهيأ لتغيير اللعبة في هذا المجال" . الشركة التي تمكنت من الاستيلاء على سلسلة القيمة خلف بطاريات الحالة الصلبة ستؤدي إلى إعادة توزيع اللاعبين الرئيسيين في السوق ".
بطبيعة الحال ، لدى شركات البطاريات الآسيوية مصلحة قوية في الحفاظ على هيمنتها ، لكن كان هناك الكثير من الاهتمام والاستثمار مؤخرًا في الولايات المتحدة وأوروبا. اعتمادًا على من يحدد التكنولوجيا المهيمنة ، ومن الذي يمكنه القيام بذلك بطريقة تنافسية من حيث التكلفة ، قد يفقد رواد السوق الحاليون قدرًا كبيرًا من حصتهم في السوق في بطاريات الحالة الصلبة في المستقبل.
قد يفقد رواد السوق الحاليون قدرًا كبيرًا من حصتهم في السوق بسبب بطاريات الحالة الصلبة.
السبب وراء عدم تعريف الأشياء في الوقت الحالي هو وجود حوالي ثماني فئات مختلفة من الإلكتروليتات ذات الحالة الصلبة التي يمكن استخدامها في الأجهزة الإلكترونية المحمولة. كل تركيبة المنحل بالكهرباء لها فوائد مختلفة ، مما يعني أن كل نوع سيكون قابلاً للتطبيق إلى حد ما على السوق اعتمادًا على أولوياته الخاصة.
فوائد الحالة الصلبة
إن زيادة الأمان ، بالإضافة إلى فترات حياة أطول وقدرات أعلى ، تجعل مستوى مبيعات رائعًا.
فما هي الفوائد الرئيسية لبطاريات الحالة الصلبة؟ تعد السلامة عالية فيما بينها ، حيث لا تكون الشوارد ذات الحالة الصلبة أقل قابلية للاشتعال فحسب ، بل أيضًا تكون أكثر استقرارًا وأقل عرضة للهروب الحراري الذي ينتج عنه انفجارات في البطارية.
لكن الشوارد في الحالة الصلبة هي أيضًا أقل تفاعلًا من تلك السائلة ، لذلك يمكن توقع استمرارها لفترة أطول. تسمح بطاريات الحالة الصلبة أيضًا بزيادة كثافة الطاقة ، "بما يصل إلى ضعفي القيم الحالية إذا كانت هذه البطاريات تحتوي أيضًا على أنود الجرافيت الذي تم استبداله بأنود فلز الليثيوم". إن زيادة الأمان ، بالإضافة إلى فترات حياة أطول وقدرات أعلى ، تجعل مستوى مبيعات رائعًا.
ولكن كيف سيختار المصنعون طرح بطاريات الحالة الصلبة هو تخمين أي شخص. قد يختار المصنعون الحفاظ على الحجم الفعلي للبطارية بنفس الحجم الحالي ، مع زيادة عمر البطارية. أو ربما يختارون تقليل الحجم الكلي للبطارية مع الحفاظ على عمر البطارية "طوال اليوم" الحالي الذي اعتدنا عليه.
قد يبدو هذا خيارًا واضحًا - من الذي لم يختار هاتفًا يتم تسويقه كعمر افتراضي للبطارية لمدة 2-3 أيام؟ - ولكن تذكر أن بطاريات الحالة الصلبة غالية الثمن.
كان من الأرجح أن ترى بطاريات الحالة الصلبة الصغيرة يتم تقديمها أولاً مع عمر بطارية مشابه لما كان يحصل عليه الآن.
هذا يعني أنه من المحتمل أن نشهد بطاريات أصغر للحالة الصلبة يتم تقديمها أولاً مع عمر بطارية مشابه لما نحصل عليه من الشوارد القائمة على السوائل. على الأقل حتى يتم خفض تكلفة تصنيع الشوارد ذات الحالة الصلبة.
متى ستصل؟
إذن متى يمكننا أن نتوقع رؤية بطاريات الحالة الصلبة تتولى؟ وفقا للدكتور غراندي ، فإن صناعة السيارات هي اللعبة النهائية. وهذا يعني أن صناعة السيارات سوف تضطر إلى الانتظار أطول بسبب متطلبات السلامة الصارمة. لكن هذا يعني أنه يمكن توقع ظهور حقول أخرى في بطاريات الحالة الصلبة قبل ذلك بكثير.
هذه التكنولوجيا لن تكون ناضجة بما يكفي لسوق الهاتف المحمول لمدة 4-5 سنوات أخرى.
يقول الدكتور غراندي: "يعتبر سوق الطائرات بدون طيار من نواح كثيرة خطوة أولية للجيل القادم من بطاريات الحالة الصلبة ، وسيحدث هذا في وقت مبكر من عام 2017. وسيكون السوق الثاني أجهزة يمكن ارتداؤها ، ثم إلكترونيات استهلاكية أكبر مثل الهواتف الذكية . ولكن هذه التكنولوجيا لن تكون ناضجة بما يكفي لسوق الهواتف المحمولة لمدة 4-5 سنوات أخرى. "
حتى مع هذا الإطار الزمني المألوف إلى حد ما ، فإن إلكتروليت الحالة الصلبة في البطاريات - أو تقنية أخرى جديدة للبطارية - طال انتظاره: "أيون الليثيوم يقترب من حدوده التقنية والإلكتروليت السائل هو أحد أسباب ذلك. بمجرد تمكين الشوارد ذات الحالة الصلبة في سوق الطائرات بدون طيار وسوق الإلكترونيات الاستهلاكية ، ستشاهد كل شركة الفوائد الإضافية لاستخدام هذه التكنولوجيا لصنع بطاريات أفضل.
كلمة أخيرة
كما هو الحال دائما ، فإن المشكلة هي التكلفة والاعتماد الشامل. لا تزال تكاليف الاستثمار الأولية مرتفعة ولا نزال في انتظار تحديد نموذج الإنتاج الضخم السائد. ولكن بمجرد أن تقرر شركة مثل Samsung أن تغرق في أحد المنتجات الاستهلاكية ، فإن الزيادات الهائلة في حجم الإنتاج ستساعد في خفض تكاليف التصنيع.
ما فعلته كبرى شركات تصنيع البطاريات حتى الآن هو التحكم في الضرر. ومع ذلك ، لا توجد رصاصة فضية في هذا الصدد.
"ما فعلته كبرى شركات تصنيع البطاريات حتى الآن هو القيام بالتحكم في التلف ، أي إضافة مثبطات اللهب إلى المنحل بالكهرباء السائل. ومع ذلك ، لا توجد رصاصة فضية في هذا الصدد. تعمل شركات تصنيع البطاريات على إضافة مواد مضافة لسنوات حتى الآن ، ولكن كما ترون من الأخبار ، يمكن أن تحدث أشياء سيئة ".
قد تكون الحالة الصلبة هي المستقبل ، لكن كما يحذر الدكتور غراندي ، "ما زلنا غير متأكدين من أيٍّ من هذه التقنيات سوف يصل بها إلى السوق الشامل". كما يجب الاعتراف بأن "ما يوجد الآن هو ليس على قدم المساواة مع أداء الشوارد السائلة ". ولكن مع وصول التكنولوجيا إلى مرحلة النضج ، لا يوجد أدنى شك في أن الحالة الصلبة ستتولى المسؤولية.
هل تحب أصوات بطاريات الحالة الصلبة؟ هل تعتقد أن هذا يمكن أن يساعد صورة سامسونج؟
إذا كنت ترغب في الانضمام إلى ندوة Dr. Lorenzo Grande على بطاريات الحالة الصلبة لـ IDTechEx ، انقر هنا. هناك جلسات متعددة في 25 أكتوبر.
