ماذا يحدث لبطاريات السيارات الكهربائية عند استهلاكها وتلفها؟ وهل تنتهي البطارية بنهاية ضمانها عند الوكلاء؟

بطاريات السيارات الكهربائية – شبكة السيارات الصينية : يتخوف العديد من المستهلكين والمقبلين على شراء سيارات كهربائية نقية أو حتى هجينة بفئاتها سواء كانت PHEV أو EREV أو HEV وغيرها من سيارات الـ NEV في العالم , من هاجس انتهاء عمر البطارية الافتراضي مع انتهاء ضمانها المسمى لدى المصنع أو الوكيل, وبالتالي سيتكلف مبلغًا طائلاً لاستبدالها فيما يعرف أن البطارية هي نصف سعر السيارة (متداول ما بين الجمهور). فهل هذه حقيقة؟ وفي إطار ذلك أيضًا بالنسبة للمهتمين بمجالات الطاقة والبيئة الذي يراودهم فكرة كيفية التخلص من بطاريات السيارات الكهربائية بما لا يضر البيئة وحياتنا لما تحتويه من مواد خطرة وسامة, شبكة السيارات الصينية ستجيب اليوم على هذه الأسئلة.

ما هي بطاريات السيارات الكهربائية وما هي أنواعها والشركات المسيطرة على أسواقها العالمية؟

بطارية السيارة الكهربائية هي بطارية قابلة لإعادة الشحن تستخدم لتشغيل المحركات الكهربائية لبطارية السيارة الكهربائية (BEV) أو السيارة الكهربائية الهجينة بأنواعها NEV.

عادة ما تكون بطاريات ليثيوم أيون مصممة لنسبة عالية من الطاقة إلى الوزن وكثافة الطاقة. بالمقارنة مع الوقود السائل ، فإن معظم تقنيات البطاريات الحالية لديها طاقة محددة أقل بكثير. هذا يزيد من وزن المركبات أو يقلل من مداها.

بطاريات Li-NMC التي تستخدم أكاسيد الكوبالت والمنغنيز والنيكل الليثيوم هي الأكثر شيوعا في EV. بطارية فوسفات الحديد الليثيوم (LFP) آخذة في الارتفاع ، حيث وصلت إلى 41٪ من حصة السوق العالمية من حيث سعة BEVs في عام 2023. بطارية LFP أثقل ولكنها أرخص وأكثر استدامة. في الوقت نفسه ، تستخدم سيارات الركاب التجارية الأولى بطارية أيون الصوديوم (Na-ion) لتجنب الحاجة إلى المعادن الحرجة تماما.

تشكل البطارية جزءا كبيرا من التكلفة والتأثير البيئي للسيارة الكهربائية. ولد النمو في الصناعة اهتماما بتأمين سلاسل توريد البطاريات الأخلاقية ، والتي تمثل العديد من التحديات وأصبحت قضية جيوسياسية مهمة. اعتبارا من ديسمبر 2019 ، انخفضت تكلفة بطاريات السيارات الكهربائية بنسبة 87٪ منذ عام 2010 على أساس كل كيلوواط / ساعة.

تجاوز الطلب على EVBs 750 جيجاوات ساعة في عام 2023.  تتمتع EVBs بسعات أعلى بكثير من بطاريات السيارات المستخدمة لبدء التشغيل والإضاءة والإشعال (SLI) في سيارات الاحتراق. بلغ متوسط سعة البطارية لطرازات EV المتاحة من 21 إلى 123 كيلوواط ساعة في عام 2023 بمتوسط 80 كيلو واط في الساعة.

اعتبارا من عام 2024 ، تهيمن بطارية ليثيوم أيون (LIB) مع المتغيرات Li-NMC و LFP و Li-NCA على سوق البطاريات BEV. بلغت الطاقة الإنتاجية العالمية المجمعة في عام 2023 ما يقرب من 2000 جيجاوات ساعة مع استخدام 772 جيجاوات ساعة للمركبات الكهربائية في عام 2023. ويستند معظم الإنتاج في الصين حيث زادت القدرات بنسبة 45 ٪ في ذلك العام. بفضل كثافة الطاقة العالية ودورة الحياة الطويلة ، أصبحت بطاريات الليثيوم أيون نوع البطاريات الرائد للاستخدام في المركبات الكهربائية. تم تطويرها وتسويقها في البداية لاستخدامها في أجهزة الكمبيوتر المحمولة والإلكترونيات الاستهلاكية. تستخدم المركبات الكهربائية الحديثة اختلافات جديدة في كيمياء الليثيوم أيون التي تضحي بطاقة محددة وقوة محددة لتوفير مقاومة للحريق ، وصداقة البيئة ، والشحن السريع ، وعمر أطول. وقد ثبت أن هذه المتغيرات لها عمر أطول بكثير.

أنواع البطاريات:

• أكاسيد الكوبالت الليثيوم والنيكل والمنغنيز
• فوسفات الحديد الليثيوم (LFP)
• تيتانات الليثيوم (LTO)
• أيون الصوديوم

أنواع البطاريات المستقبلية : هناك عدة أنواع قيد التطوير.

• بطارية الحالة الصلبة يمكن أن توفر كثافة طاقة عالية وتحسينات محتملة للسلامة.
• بطارية الليثيوم والكبريت من المتوقع أيضا أن تلبي متطلبات الأداء العالي.
• بطارية LMFP هي بطارية LFP تحتوي على المنغنيز كمكون للكاثود.

سعر البطاريات

انخفض متوسط تكاليف البطارية بنسبة 90٪ منذ عام 2010 بسبب التقدم في كيمياء البطاريات والتصنيع. تمثل البطاريات جزءا كبيرا من التكلفة الإجمالية للسيارة الكهربائية ، وغالبا ما تمثل ما يصل إلى 30-40٪ من السعر الإجمالي للسيارة. ومع ذلك ، فإن تكلفة بطاريات EV تتناقص بشكل مطرد على مر السنين بسبب التقدم في التكنولوجيا ووفورات الحجم والتحسينات في عمليات التصنيع. تأتي بطاريات EV عادة مع ضمانات تغطي عددا معينا من السنوات أو الأميال ، مما يعكس الثقة في متانتها وموثوقيتها بمرور الوقت.

استبدال البطاريات  Battery swapping

تبديل البطارية هي تقنية سيارة كهربائية تسمح للسيارات الكهربائية التي تعمل بالبطارية باستبدال حزمة بطارية فارغة الشحن بسرعة بأخرى جديدة مشحونة بالكامل ، كبديل لإعادة شحن السيارة عبر محطة شحن. تبديل البطارية شائع في تطبيقات الرافعة الشوكية الكهربائية.

حاليا ، تدير شركة Gogoro المصنعة للسكوتر الكهربائي التايواني أكبر شبكة مبادلة للبطاريات للدراجات الكهربائية ، مع ما يقرب من 11000 GoStations في تايوان ، و 250 في البر الرئيسي للصين.  شركة صناعة السيارات الفاخرة الصينية Nio هي المشغل الرئيسي الوحيد لمحطات تبديل بطاريات السيارات للجمهور. قامت الشركة ببناء حوالي 2250 محطة تبديل البطاريات في جميع أنحاء الصين وأوروبا ، وتستغرق العملية ثلاث دقائق من البداية إلى النهاية.

ماذا عن قلق الملاك والمقبلين على شراء السيارات الكهربائية من انتهاء عمر البطارية بعد الضمان؟

وفقا لتقارير المستهلكين ، فإن عمر البطارية هو الشاغل الأول لأصحاب السيارات الكهربائية ، أو أولئك الذين يفكرون في شراء سيارة كهربائية. يعد عدم اليقين بشأن متوسط العمر المتوقع للبطارية عائقا شائعا أمام شراء سيارة كهربائية. وليس من المستغرب أن يكون استبدال البطارية هو أكبر حساب منفرد لمالكي المركبات الكهربائية ، إذا لم يعد مشمولا بضمان الشركة المصنعة.

توفر معظم شركات صناعة السيارات فترة ضمان من 8 إلى 10 سنوات أو 160,000 ألف كيلومتر على بطارياتها. لكن بطارية EV يمكن أن تدوم أكثر من فترة ضمان الشركة المصنعة لمدة تصل إلى 20 عاما وهي الرقم الذي قد لا يعلمه البعض.

تفقد جميع البطاريات السعة والأداء بمرور الوقت. تدهور البطارية هو عملية طبيعية تقلل بشكل دائم من كمية الطاقة التي يمكن للبطارية تخزينها ، أو مقدار الطاقة التي يمكن أن توفرها. سوف تتحلل البطارية أيضا عندما تكون متوقفة لفترات طويلة من الزمن ولا تستخدم. العوامل الشائعة التي تؤثر على صحة بطارية ليثيوم أيون:

• الوقت (عامل الوقت والزمن مع مرور السنوات)
• درجات حرارة عالية
• التمدد الحراري والانكماش بسبب تقلبات درجات الحرارة
• التشغيل في حالة الشحن العالية والمنخفضة (الوقت المستغرق في حالة الشحن العالية أو المنخفضة)
• الشحن الحالي العالي
• دورات الشحن والتفريغ

يعد تقرير الحالة الصحية للبطارية (SOH) طريقة مفيدة لإثبات فائدتها المحتملة في السيارة الكهربائية. يتم استخدام برنامج خاص لاستخراج هذه البيانات. يصف التقرير الحالة العامة للبطارية – وليس شحنها الحالي – ويوضح المدة التي يمكن للعميل أن يتوقع أن تستمر قبل أن يحتاج إلى استبدالها.

على سبيل المثال ، يمكن للسيارة التي يبلغ مداها ، على سبيل المثال ، 100 كيلومتر على بطارية جديدة مشحونة بالكامل أن تتوقع بشكل معقول مدى يصل إلى 50 كم إذا كانت مشحونة بنسبة 50٪. ومع ذلك ، بعد عدة سنوات ، قد تكون سعة البطارية عند شحنها بالكامل 80٪ فقط مما كانت عليه من قبل. إن الإشارة إلى شحن بنسبة 50٪ ستؤدي الآن فقط إلى نطاق 40 كم.

بعد انخفاض سعة البطارية SOH إلى أقل من 75-80٪ ، يمكن تجديدها (إعادة تصنيعها) أو إعادة تدويرها في بطارية جديدة أو منحها عمرا ثانيا كتخزين طاقة ثانوي في تطبيقات أخرى. ومع ذلك ، من الممكن أيضا إصلاح البطارية عن طريق استبدال الخلايا أو المكونات الضعيفة أو المعيبة. بينما لا يزال إصلاح البطارية في مهده ، يمكن استبدال الخلايا أو الوحدات الفردية دون الحاجة إلى التخلص من البطارية بأكملها.

وهي عملية أصبحت متداولة في بعض أسواق الشرق الأوسط كالأردن ومصر والإمارات ودول أخرى مع وجودة مختصين أكفاء ومراكز محترفة ومتخصصة بالإضافة إلى مراكز خدمة الوكلاء ذاتهم.

إعادة التدوير

على الرغم من أنه يمكن إطالة عمر البطارية من خلال تمكين تطبيق العمر الثاني، إلا أن بطاريات السيارات الكهربائية في نهاية المطاف تحتاج إلى إعادة التدوير. لا تعد قابلية إعادة التدوير حاليًا أحد الاعتبارات التصميمية المهمة لمصنعي البطاريات، وفي عام 2019، تم إعادة تدوير 5% فقط من بطاريات السيارات الكهربائية. ومع ذلك، فإن إغلاق الحلقة مهم للغاية. ليس فقط بسبب النقص المتوقع في إمدادات النيكل والكوبالت والليثيوم في المستقبل، فإن إعادة تدوير بطاريات السيارات الكهربائية لديها القدرة على تعظيم الفوائد البيئية. شو وآخرون. وتوقع أنه في سيناريو التنمية المستدامة، سيصل الليثيوم والكوبالت والنيكل إلى كمية الاحتياطيات المعروفة أو تتجاوزها في المستقبل إذا لم تتم إعادة التدوير. وجد أنه من خلال نشر إعادة تدوير البطاريات، يمكن تجنب بعض انبعاثات الغازات الدفيئة (GHG) الناتجة عن التعدين.

تفتقر تقنيات السيارات الكهربائية التي تعمل بالبطارية إلى إطار إعادة التدوير المعمول به في العديد من البلدان، مما يجعل استخدام السيارات الكهربائية التي تعمل بالبطارية وغيرها من المعدات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات بمثابة إنفاق كبير للطاقة، مما يؤدي في النهاية إلى زيادة انبعاثات ثاني أكسيد الكربون – خاصة في البلدان التي تفتقر إلى موارد الطاقة المتجددة.

تساعد إعادة تدوير بطاريات المركبات الكهربائية على استعادة المواد القيمة مثل الليثيوم والكوبالت والنيكل والمعادن الأرضية النادرة، مما يقلل الحاجة إلى عمليات تعدين جديدة والحفاظ على الموارد الطبيعية ويقلل من البصمة البيئية المرتبطة بإنتاج البطاريات عن طريق تقليل تأثيرات التعدين واستهلاك الطاقة والمخلفات. انبعاثات الغازات الدفيئة.

من ناحية أخرى بالنسبة لمنطقة الخليج GCC هناك تعهد من الصانع فيما يخص البطاريات وضمانه التخلص منها وذلك في GSO هيئة التقييس الخليجية (وستنضم السعودية والإمارات قريبًا إلي هذه الاتفاقية).

ما هي خطوات إعادة تدوير بطاريات السيارات الكهربائية ؟

بدلا من تحطيم البطاريات ، يرسلها القائمون بإعادة تدوير السيارات إلى شركات متخصصة تقوم بتفكيك العبوات وتقسيمها إلى موادها المختلفة: الأسلاك والدوائر والبلاستيك والخلايا الفعلية. يتم سحق الخلايا والدوائر لفصل وتنقية المعادن المختلفة فيها ، بما في ذلك النيكل والليثيوم.

الطريقة العلمية

يتخلص الوكلاء أيضا من العبوات الهجينة المستعملة بمسؤولية ، معتمدين على برامج التجميع التي أنشأتها شركات صناعة السيارات ، والتي ترسل هذه البطاريات إلى نفس شركات إعادة التدوير للخضوع لنفس إجراءات التفكيك.

إعادة تدوير بطارية السيارة الكهربائية

في حين أن بطاريات EV تحتوي على طاقة أكثر من 20 إلى 100 مرة من تلك المستخدمة في السيارات الهجينة ، إلا أنه يتم إعادة تدويرها إلى حد كبير بنفس طريقة البطاريات الأصغر. يتم شحن العبوات إلى منشأة متخصصة في تفكيك البطاريات وإعادة تدوير مكوناتها. أجزاء معينة سهلة: عادة ما تدخل خردة الصلب والنحاس والألمنيوم في تيار إعادة تدوير المعادن على مستوى البلاد. قد لا تكون المواد البلاستيكية قابلة لإعادة التدوير ، لكنها تمثل نسبة صغيرة من إجمالي محتويات حزمة بطارية EV.

ماذا عن الخلايا

إنها الخلايا نفسها التي تحمل أكبر قدر من الجاذبية في تصنيع البطاريات. إنها أغلى جزء من حزمة البطارية الكاملة عندما تكون جديدة ، والجائزة هي الليثيوم والكوبالت والمنغنيز والنيكل ، وبدرجة أقل ، الألومنيوم. يتم سحق الخلايا ، ويتم تنقية التيار الناتج بطرق مختلفة ، ونهاية العملية عبارة عن إمداد نقي للمعادن المطلوبة.

مثال على بعض شركات تدوير البطاريات هي شركة Li-Cycle منشآتها في أريزونا يمكنها معالجة 18,000 طن من بطاريات الليثيوم أيون كل عام، علاوة على ذلك، تدعي الشركة أنها تستطيع إعادة تدوير ما يصل إلى 95% من موارد البطاريات.

صانعي البطاريات والمسيطرين على السوق العالمي

وصلت حصة سوق بطاريات EV العالمية في الفترة من يناير إلى مايو 2024: لأكثر من 53% لكاتل وبي واي دي من السوق العالمي

في الفترة من يناير إلى مايو ، بلغ إجمالي استهلاك البطاريات العالمي للسيارات الكهربائية (EVs) 285.4 جيجاوات ساعة، بزيادة 23.0 في المائة من 232.1 جيجاوات ساعة في نفس الفترة من العام الماضي ، وفقا للبيانات الصادرة اليوم عن باحث السوق الكوري الجنوبي SNE Research.

كاتل عملاق صناعة البطاريات

استمرت شركة Contemporary Amperex Technology Co Ltd (كاتل ، SHE: 300750) في كونها أكبر صانع للبطاريات في العالم في الفترة من يناير إلى مايو ، لكن حصتها انخفضت أكثر. واستمرت BYD في المركز الثاني وزادت حصتها.

بلغت منشآت بطاريات CATL في الفترة من يناير إلى مايو 107 جيجاوات ساعة ، بزيادة 31.1 في المائة من 81.6 جيجاوات ساعة في نفس الفترة من العام الماضي.

واصلت شركة بطاريات الطاقة الصينية العملاقة احتلالها المرتبة الأولى في العالم بحصة 37.5 في المائة وظلت المورد الوحيد للبطاريات في العالم بحصة سوقية تزيد عن 30 في المائة.

هذا أعلى من حصتها البالغة 35.2 في المائة في الفترة من يناير إلى مايو 2023 ، ولكنها أقل من حصتها البالغة 37.7 في المائة في الفترة من يناير إلى أبريل 2024.

بي واي دي

بلغت منشآت بطاريات الطاقة في BYD في الفترة من يناير إلى مايو 44.9 جيجاوات ساعة ، بزيادة 21.1 في المائة من 37.0 جيجاوات ساعة في نفس الفترة من العام الماضي.

احتلت الشركة المرتبة الثانية في الفترة من يناير إلى مايو بحصة 15.7 في المائة ، بانخفاض من 16.0 في المائة في نفس الفترة من العام الماضي ، ولكن ارتفاعا من 15.4 في المائة في الفترة من يناير إلى أبريل.