فناوری انقلابی

 

آکیو تویودا دیگر مدیرعامل تویوتا نیست؛ به نظر می‌رسید که مدیرعامل جدید یعنی کوجی ساتو، اهداف تویودا را دنبال کند، اما او با ارائه دو بخش بزرگ کارخانه هیدروژن و کارخانه تولید خودروهای برقی با باتری، نشان داد که استراتژی تویوتا کمی تغییر کرده است.

تویوتا نسل بعدی باتری‌های EV (خودروهای برقی؛ Electric Vehicle) را معرفی کرد که نوید مسافت 497مایلی با یک بار شارژ را می‌دهد. این شرکت پس از اعلام امکانات جدید خودرو برقی که تولید مدل‌های جدید آن را در سال 2026 آغاز می‌کند، از جزئیات بیشتری در مورد باتری‌های جدید و پیشرفته‌ای که نسل بعدی خودروهای برقی تویوتا را تامین می‌کنند، رونمایی کرده است.

این سازنده ژاپنی بر چهار نوع باتری نسل بعدی تکیه خواهد کرد: یک باتری حالت جامد و سه نوع باتری الکترولیت مایع جدید. علاوه بر این، خودروساز تخمین می‌زند که این باتری‌ها 7 /1 میلیون از 5 /3 میلیون 1BEV را که انتظار دارد تا سال 2030 در سطح جهان بفروشد، تامین می‌کند. نسل جدید فناوری‌های باتری برای جذب مشتریان گسترده‌تر ضروری است.

تویوتا اعلام کرده برای بهبود تمام جنبه‌های الکترولیت‌های مایع، فناوری استاندارد فعلی باتری برای BEVها، از جمله بهبود چگالی انرژی، مقرون‌به‌صرفه بودن و نرخ شارژ تلاش می‌کند.

سه نوع باتری اصلی در حال توسعه به شرح زیر است:

1- عملکرد (محدوده 497مایلی): با کمک آیرودینامیک خودرو و کاهش وزن خودرو، باتری «پرفورمنس» با شیمی لیتیوم یونی، نسل بعدی BEVهای تویوتا را معرفی می‌کند و برد رانندگی را به بیش از 497 مایل (800 کیلومتر) افزایش می‌دهد.

2- محبوبیت (20 درصد برد بیشتر از 2bZ4X): باتری «پاپیولاریزیشن» دارای ترکیب شیمیایی لیتیوم آهن فسفات (LFP) است و یک جایگزین ارزان‌تر، اما همچنان با کیفیت بالا خواهد بود. این باتری تویوتا که با استفاده از فناوری دوقطبی برای باتری‌های نیکل متال هیدرید (NiMH) توسعه یافته است، باید در سال 2026 یا 2027 در دسترس باشد.

3- عملکرد بالا (621 مایل برد): برای دستیابی به توانایی برد بیش از 621 مایل (هزار کیلومتر)، «های-پرفورمنس» ترکیبی از شیمی لیتیوم یون با کاتد نیکل بالا، آیرودینامیک بهبودیافته و کاهش وزن خودرو است.

پرفروش‌ها

بازار خودروهای الکتریکی در حال رونق است، اما کدام تولیدکنندگان در این بخش پیشرو هستند؟ در اینجا شش سازنده برتر خودروهای الکتریکی جهان در سال 2023 بر اساس آمار فروش و سهم بازار آنها آورده شده است:

1- تسلا با سهم بازار جهانی 23 درصد در سال 2023، پادشاه بلامنازع خودروهای الکتریکی است. این شرکت مستقر در ایالات‌متحده بیش از 2 /3 میلیون خودرو برقی در سال 2023 فروخت که 35 درصد نسبت به سال 2022 رشد داشت. مدل 3 تسلا پرفروش‌ترین خودرو الکتریکی جهان در سال 2023 بود و پس از آن مدل‌های Y و S قرار داشتند. موفقیت تسلا به دلیل تصویر برند قوی آن است.

2- BYD با سهم بازار 15 درصد در سال 2023، دومین تولیدکننده بزرگ خودروهای الکتریکی در جهان است. این شرکت چینی بیش از 1 /2 میلیون خودرو الکتریکی در سال 2023 فروخت که 40 درصد نسبت به سال قبل افزایش داشته است. رشد BYD به دلیل نفوذ آن در بازار چین است، جایی که حضور پررنگی در خودروهای سواری و تجاری دارد. هان BYD پرفروش‌ترین خودرو الکتریکی چین در سال 2023 بود و پس از آن Qin و Tang قرار گرفتند. این برند همچنین با ارائه قیمت‌های رقابتی و محصولات باکیفیت، حضور خود را در اروپا و آمریکای لاتین گسترش داد.

3- فولکس واگن با سهم بازار 12 درصد در سال 2023، سومین تولیدکننده بزرگ خودروهای الکتریکی در جهان است. این شرکت آلمانی بیش از 7 /1 میلیون خودرو برقی در سال 2023 فروخت که 45 درصد نسبت به سال پیش از آن افزایش داشت. رشد فولکس واگن به سرمایه‌گذاری گسترده آن نسبت داده می‌شود. فولکس واگن ID.4 پرفروش‌ترین خودرو الکتریکی اروپا در سال 2023 بود.

4-رنو-نیسان-میتسوبیشی با سهم بازار 10 درصد در سال 2023، چهارمین تولیدکننده بزرگ خودروهای الکتریکی در جهان است. این اتحاد بیش از 4 /1 میلیون خودرو الکتریکی در سال 2023 فروخت که 30 درصد نسبت به سال 2022 افزایش یافته است. عملکرد رنو-نیسان-میتسوبیشی بر اساس مجموعه متنوع خودروهای الکتریکی آن است که بازارهای مختلف و ترجیحات مشتریان را پوشش می‌دهد. Zoe رنو دومین خودرو الکتریکی پرفروش اروپا در سال 2023 بود و پس از آن نیسان لیف و میتسوبیشی اوتلندر PHEV قرار گرفتند. این اتحاد همچنین مدل‌های نیسان آریا و مگان E-Tech خود را در سال 2023 معرفی کرد و دامنه محصولات و جذابیت خود را افزایش داد.

5- هیوندای کیا با سهم بازار هشت درصد در سال 2023، پنجمین تولیدکننده بزرگ خودروهای الکتریکی در جهان است. این شرکت کره‌ای بیش از 1 /1 میلیون خودرو برقی در سال 2023 فروخت که 50 درصد نسبت به سال گذشته افزایش داشته است. پیشرفت هیوندای کیا ناشی از چشم‌انداز بلندپروازانه آن برای تبدیل شدن به یک رهبر در تحرک الکتریکی، با تمرکز بر نوآوری و رضایت مشتری است. کونا هیوندای پرفروش‌ترین خودرو الکتریکی کره جنوبی در سال 2023 بود و پس از آن نیرو و سول کیا قرار گرفتند.

6- تویوتا با سهم بازار هفت درصد در سال 2023، ششمین تولیدکننده بزرگ خودروهای الکتریکی در جهان است. این شرکت ژاپنی در سال 2023 بیش از 980 هزار خودرو برقی فروخت که 60 درصد نسبت به سال قبل رشد داشت. پیشرفت تویوتا به دلیل تخصص دیرینه‌اش در خودروهای هیبریدی و سلول سوختی و ورود اخیرش به بازار خودروهای باتری الکتریکی است. پریوس تویوتا پرفروش‌ترین خودرو هیبریدی جهان در سال 2023 بود و پس از آن کرولا و راو4 قرار گرفتند.

یک ادعای تحول‌آفرین

سلول‌های حالت جامد در ابتدا فقط در وسایل نقلیه هیبریدی استفاده می‌شد. اما اخیراً تویوتا فاش کرده که به پیشرفتی دست یافته است که باعث می‌شود این سلول‌ها با وجود شارژ و دشارژ سریعی که انتظار می‌رود ارائه کنند، عمر طولانی‌تری داشته باشند. اگرچه در این مورد توضیح بیشتری داده نشده است، اما به نظر می‌رسد این پیشرفت فناوری دلیلی برای تغییر برنامه‌ها باشد. 

افزایش عمر باتری‌های حالت جامد همواره مشکلی بوده که این فناوری را از دستیابی به قابلیت تجاری بازمی‌دارد، اما تویوتا می‌گوید که بر این چالش غلبه کرده است. الکترودهای یک باتری حالت جامد به طور مکرر در چرخه‌های شارژ منبسط و منقبض می‌شوند. این موضوع باعث می‌شود که الکترودها در نهایت از مواد جامد الکترولیت جدا شوند و باتری را به خطر بیندازند. باتری‌های حالت جامد موجود در بهترین حالت فقط صدها بار می‌توانند شارژ شوند- بسیار کمتر از هزاران شارژ مورد نیاز برای یک باتری آماده بازار. هیروکی ناکاجیما، مدیر ارشد فناوری این شرکت، گفت: «ما مواد باکیفیتی پیدا کردیم. ما با بقیه جهان همگام خواهیم بود و قطعاً از آن استفاده عملی خواهیم کرد.»

به گفته مقامات این شرکت، انتظار می‌رود خودرو برقی جدید بتواند با یک بار شارژ 10دقیقه‌ای یا کمتر، حدود 1200 کیلومتر را طی کند که تقریباً دو برابر مسافت bZ4X، نخستین خودرو الکتریکی تولید انبوه تویوتا که سال گذشته عرضه شد، و همچنین 4 /2 برابر باتری‌های لیتیوم یون معمولی است. این خودروساز قصد دارد زمان مورد نیاز برای شارژ سریع خودرو را به کمتر از 10 دقیقه کاهش دهد که در حال حاضر حداکثر 30 دقیقه است.

ادعای جدید این شرکت ژاپنی می‌تواند تاثیر قابل‌ توجهی بر صنعت خودروهای برقی داشته باشد. این شرکت ادعا می‌کند که فناوری جدید سلول‌های حالت جامد آن، بردی معادل 900 مایل (1448 کیلومتر) را ارائه می‌کند که نسبت به باتری‌های لیتیوم یون فعلی، پیشرفت چشمگیری دارد. هدف این فناوری نوآورانه رفع چالش‌های عمده در بازار خودروهای برقی مانند زمان شارژ، ظرفیت و خطر آتش‌سوزی است.

باتری‌های حالت جامد به دلیل پتانسیل آنها برای افزایش عملکرد و ایمنی، نقطه عطفی برای خودروهای برقی محسوب می‌شوند. برخلاف باتری‌های لیتیوم یون سنتی، سلول‌های حالت جامد از الکترولیت جامد برای کاهش زمان شارژ، افزایش ظرفیت و کاهش خطر آتش‌سوزی استفاده می‌کنند. فناوری جدید تویوتا فرآیند تولید باتری حالت جامد را ساده‌تر کرده و کاربرد را در دسترس‌تر و آسان‌تر می‌کند.

باتری‌های جدید

این خودروساز ژاپنی قصد دارد تا سال 2027 یا 2028 این باتری‌ها را در نسل بعدی BEVهای خود داشته باشد. مشخص نیست که آیا چهار تا پنج سال طول می‌کشد تا سلول‌های جدید را تایید کند یا فقط می‌خواهد به برنامه‌ای که قبلاً تعیین کرده بود پایبند  بماند.

به گفته این شرکت، باتری‌های جدید حالت جامد تحمل بیشتری در برابر ولتاژها و دماهای بالا خواهند داشت. با این کار، آنها قادر خواهند بود از 10 درصد تا 80 درصد ظرفیتشان را در 10 دقیقه یا کمتر شارژ کنند. بسته باتری با این سلول‌ها، برد هزار کیلومتر (621 مایل) را ارائه می‌دهد.

چندین شرکت خودروسازی شاسی‌بلندهای الکتریکی را عرضه کرده‌اند که دارای مساحت جلویی بزرگی هستند. همان‌طور که bZ4x تویوتا هم در میان آنهاست. اما ظاهراً این موضوع نیز تغییر خواهد کرد. این خودروساز ژاپنی اعلام کرد که بر روی آیرودینامیک و کاهش وزن تمرکز خواهد کرد. اگرچه تویوتا در مورد اینکه چه کاری برای سبک‌تر کردن BEV‌های خود انجام خواهد داد توضیحی نداد، اما پیش‌بینی کرد که بسته‌های باتری آن بسیار نازک‌تر از آنچه در حال حاضر هستند، خواهند بود.

قطعات آینده تویوتا به جای 15 سانتی‌متر (9 /5 اینچ) ارتفاعی که در حال حاضر دارند، 12 سانتی‌متر (7 /4 اینچ) ارتفاع خواهند داشت. هدف نهایی این شرکت ساخت بسته باتری است که بیشتر از 10 سانتی‌متر (9 /3 اینچ) نباشد. رنو مگان E-Tech و MG4 در حال حاضر دارای قطعاتی با ضخامت 11 سانتی‌متر (3 /4 اینچ) هستند. از قضا، مگان E-Tech یک خودرو شاسی‌بلند است. تصویر گرافیکی که تویوتا منتشر کرد نشان می‌دهد که سعی خواهد کرد چیزی را که فولکس واگن آن را «وسیله نقلیه تخت» نامیده است، بفروشد که خودرویی کم‌ارتفاع و طولانی است. همچنین ممکن است بسته باتری نازک‌تر به شرکت خودروسازی ژاپنی اجازه دهد تا شاسی‌بلندهای پایین‌تری تولید کند.

بسته‌های باتریِ هنوز نامشخص با سلول‌های حالت جامد، باید به وسایل نقلیه‌ای که از آنها نیرو می‌گیرند، اجازه دهند مسافت‌های مشابهی را طی کنند، که مزیت اصلی آنها کاهش زمان شارژ است. نسل دوم باتری‌های حالت جامد باید آن را تا 20 درصد یا به 1200 کیلومتر (746 مایل) بهبود ببخشد. این BEVها باید از ریخته‌گری‌های بزرگ استفاده کنند، درست مانند کاری که تسلا با مدل Y انجام می‌دهد.

چشم‌انداز خودروهای برقی

تویوتا قصد دارد تا سال 2025، مدلی را با افزایش 20درصدی مسافت پیموده‌شده معرفی کند. علاوه بر این، آنها در حال کار بر روی یک نسخه با عملکرد بالاتر هستند که برد را تا 50 درصد افزایش می‌دهد و به آن اجازه می‌دهد تا از 900 مایل هم فراتر بروند. این شرکت همچنین قصد دارد دو نوع باتری نسل بعدی به نام‌های «عملکرد» و «محبوبیت» را در سال‌های 2026 و 2027 معرفی کند که باعث صرفه‌جویی در مسافت پیموده‌شده و هزینه‌های بالا می‌شود.

تویوتا ادعا می‌کند که اکتشافات مهمی در تولید داشته که تولید این باتری‌ها را در مقیاس بزرگ آسان‌تر می‌کند. این پیشرفت‌ها این پتانسیل را دارند که خودروهای برقی را برای مشتریان در دسترس‌تر و راحت‌تر کنند، نگرانی‌های ناشی از سیل را کاهش دهند و امکان سفرهای طولانی‌مدت را بهبود ببخشند.

انتظار می‌رود تا سال 2028-2027 تولید انبوه سلول‌های حالت جامد تویوتا عملی شود. این فناوری پیشرفته باتری، پتانسیل شکل دادن به آینده حمل‌ونقل را دارد و علاقه‌مندان به خودروهای برقی مشتاقانه منتظر انتشار آن هستند.

شرکت‌های مختلف در حال تحقیق و توسعه باتری‌های حالت جامد هستند. به گفته شرکت تحقیقاتی فوجی کیزای مستقر در توکیو، بازار باتری‌های حالت جامد در سال 2040 به 86 /3 تریلیون ین خواهد رسید.

نیسان قصد دارد تا پایان سال مالی 2028 یک خودرو الکتریکی با باتری حالت جامد عرضه کند. به نظر می‌رسد بی‌ام‌دبلیو تا سال 2025 از نمونه اولیه یک خودرو برقی رونمایی کند، سپس تا سال 2030 چنین خودروهایی را به تولید انبوه برساند.

تویوتا به دنبال سرعت بخشیدن به تجارت خودروهای الکتریکی خود با باتری‌های حالت جامد است. این شرکت در سال گذشته تنها حدود 20 هزار دستگاه EV در سراسر جهان فروخت، اما به نظر می‌رسد قرار است فروش سالانه خود را به 5 /1 میلیون دستگاه تا سال 2026 و 5 /3 میلیون دستگاه برقی تا سال 2030 افزایش دهد.

در همین حال، تویوتا در حال افزایش عملکرد باتری‌های لیتیوم یون خود است. در اوایل سال 2026، این شرکت نسل بعدی EV با برد حدود هزار کیلومتر را با شارژ 20دقیقه‌ای عرضه خواهد کرد. 

پی‌نوشت‌ها:

1- وسیله نقلیه الکتریکی با باتری (BEV)، نوعی وسیله نقلیه الکتریکی (EV) است که منحصراً از انرژی شیمیایی ذخیره‌شده در بسته‌های باتری قابل شارژ، بدون منبع پیشران ثانویه استفاده می‌کند.

2- تویوتا bZ4X که در ژاپن، ایالات‌متحده، کانادا، اروپا و چین با نام سوبارو سولترا نیز به بازار عرضه می‌شود، یک کراس‌اُور الکتریکی با باتری است که از آوریل 2021 به وسیله تویوتا تولید می‌شود. این خودرو، نخستین مدل این برند ژاپنی از سری خودروهای بدون آلایندگی (فراتر از صفر) است.