بطارية تتنفس الهواء ومدى 2000 كم.. ماذا تدرس كاتل؟
قطع 2,000 كم بسيارة كهربائية من دون التوقف للشحن فكرة كفيلة بتغيير نظرة كثيرين إلى السفر بالسيارات الكهربائية. وهذا الرقم عاد إلى الواجهة مع دراسة كاتل (CATL)، أكبر مورّد لبطاريات السيارات الكهربائية في العالم، تقنية الليثيوم والهواء. لكن الفارق كبير بين طاقة تعد بها الكيمياء على الورق وبطارية تتحمل سنوات من القيادة والشحن؛ فالمدى المتداول احتمال نظري، وليس نتيجة اختبار سيارة أو وعداً من الشركة.
القصة المثيرة هنا ليست مجرد تكبير البطارية، بل تغيير طريقة عملها: بدلاً من حمل جميع المواد اللازمة للتفاعل داخلها، تستعين البطارية بالأكسجين من الهواء المحيط. تلك الفكرة تمنحها إمكانات هائلة لتخزين الطاقة مقابل وزنها، لكنها تجعل الهواء نفسه جزءاً من التحدي الهندسي.
كاتل تبحث بعيداً عن بطاريات اليوم
حدّد وو كاي (Wu Kai)، كبير العلماء لدى كاتل، تقنية الليثيوم والهواء بوصفها مساراً بحثياً طويل الأمد خلال منتدى القوى الصناعية للمعدات لعام 2026. ولم تعلن كاتل هدفاً لسيارة إنتاجية تقطع 2,000 كم أو جدولاً لطرح هذه التقنية تجارياً.
يستند الرقم المتداول إلى طاقة نوعية نظرية تقارب 3,505 واط ساعة/كجم، أي كمية الطاقة بالنسبة إلى الكتلة، وليس إلى أداء حزمة بطارية مكتملة. ورغم تداول مقارنات تضعها عند خمسة أضعاف بطاريات الحالة الصلبة، فإن هذه المقارنة لا تعني أن سيارة مجهزة بها ستقطع تلقائياً خمسة أضعاف المسافة.
وجود كاتل في هذا المجال مهم بسبب قدرتها الصناعية؛ فهي تمنح فورد (Ford) ترخيصاً تقنياً لتصنيع بطاريات LFP في الولايات المتحدة. ومع ذلك، تضع خريطة تطويرها بطاريات أيونات الصوديوم والحالة الصلبة الكاملة أقرب إلى الإنتاج التجاري، بينما يبقى الليثيوم والهواء رهاناً بحثياً أبعد.
كيف تتحول أنفاس البطارية إلى كهرباء؟
تستخدم هذه البطاريات الليثيوم المعدني في القطب السالب، والأكسجين القادم من الخارج مادةً متفاعلة عند القطب الموجب. وأثناء التفريغ، يتفاعل الليثيوم مع الأكسجين لتكوين بيروكسيد الليثيوم داخل قطب مسامي. وعند الشحن، ينعكس التفاعل وينطلق الأكسجين مجدداً.
الاستغناء عن تخزين المادة المتفاعلة الموجبة بالكامل داخل الخلية هو مصدر الوعد الكبير بتخفيف الوزن. لكن الإلكتروليت والأقطاب والحماية وتجهيزات إدارة الهواء تظل أجزاءً ضرورية، وكل منها يضيف وزناً وحجماً لا تظهر آثارهما في الرقم الكيميائي النظري.
حتى الأرقام النظرية نفسها تحتاج إلى الانتباه لطريقة حسابها: قيمة 3,505 واط ساعة/كجم تشمل كتلة الأكسجين المتفاعل، بينما تستبعدها حسابات أخرى تقترب من 12,000 واط ساعة/كجم. ولا يمثل أي منهما كثافة طاقة حزمة جاهزة للتركيب أسفل سيارة.
الهواء يمنح الطاقة ويجلب مشكلات التحمل
بطارية تتعامل مع الهواء تحتاج إلى الأكسجين، لا إلى كل ما يحمله معه. فالرطوبة وثاني أكسيد الكربون قد يسببان تفاعلات غير مرغوبة تضر بالليثيوم والإلكتروليت والأقطاب، كما قد تتراكم رواسب تسد المسام وتعيق وصول الأكسجين، فتتراجع السعة القابلة للاستخدام.
لذلك تحتاج المنظومة إلى إدخال هواء مضبوط، وترشيح، وإدارة للرطوبة، إلى جانب التبريد. وهذه تجهيزات تستهلك الطاقة أيضاً؛ فقد قدّرت دراسة لتصميم مقترح عام 2023 استهلاك المعدات المساندة بنحو 5.4% من قدرة البطارية، وهي نتيجة تخص ذلك التصميم وليست رقماً عاماً لكل بطاريات الليثيوم والهواء.
أما إعادة الشحن فتتطلب إزالة نواتج التفريغ من القطب وعكس التفاعل، وقد تستدعي طاقة كبيرة وتنتج مركبات أكسجين نشطة تهاجم مكونات الخلية. الخسائر تتحول جزئياً إلى حرارة، بينما تتسبب التفاعلات الجانبية في تدهور السعة وقصر العمر التشغيلي.
ولا يكفي تخزين طاقة كثيرة بوزن قليل؛ تحتاج السيارة أيضاً إلى بطارية تناسب المساحة المتاحة وتمنحها القدرة المطلوبة للتسارع والتجاوز والقيادة المستمرة. وحتى تبديل البطاريات لا يصلح تحلل مكوناتها الكيميائية أو يزيل الرواسب غير القابلة للعكس.
المختبر يتقدم لكن الطريق للإنتاج طويل
بدأ الاهتمام بهذه الفكرة قبل أبحاث كاتل بسنوات. فقد أطلقت آي بي إم (IBM) مشروع Battery 500 عام 2009، مستهدفة بطارية معدنية هوائية تمنح سيارة كهربائية مدى 805 كم، لكنه لم ينتج بطارية سيارات متاحة تجارياً.
وتواصلت التجارب: حققت دراسة عام 2024 لخلية كيسية محسّنة طاقة نوعية بلغت 757.5 واط ساعة/كجم، وأظهرت 241 دورة شحن وتفريغ ضمن شروط مخبرية محددة. كما درست مجموعة تضم البروفيسور بنغ تان (Peng Tan) عام 2025 تأثير انتقال الأكسجين عبر الإلكتروليت في مسارات التفاعل داخل الأقطاب السميكة؛ وهي خطوة لفهم تصميم الأقطاب، لا حل نهائي لانسدادها.
وفي مسار مختلف، عرض باحثون من معهد إلينوي للتكنولوجيا ومختبر أرغون الوطني عام 2023 تصميماً بإلكتروليت صلب وتفاعل ينتج أكسيد الليثيوم بدلاً من البيروكسيد. وأكمل التصميم ما لا يقل عن 1,000 دورة في درجة حرارة الغرفة، مع إمكانات نظرية قُدرت عند 1,200 واط ساعة/كجم، لا نتيجة تجارية محققة.
هذه التجربة تذكّر بأن الليثيوم والهواء والحالة الصلبة ليسا بالضرورة طريقين متنافسين؛ فقد تدخل المواد الصلبة في تصميم بطارية ليثيوم وهواء لحماية الليثيوم وتحسين استقرار التفاعلات. لكن اختلاف الكيمياء وظروف الاختبار يمنع جمع نتائج المختبرات وكأنها مواصفات بطارية واحدة جاهزة للسيارات.
المدى الطويل اليوم يأتي بسعر مرتفع
حالياً، تتصدر لوسيد إير جراند تورينج (Lucid Air Grand Touring) السيارات الكهربائية في الولايات المتحدة من حيث المدى وفق وكالة حماية البيئة الأمريكية، بنحو 824 كم للشحنة، ويبدأ سعرها من $114,900 (أي ما يُعادل تقريباً 430,900 ريال سعودي و422,000 درهم إماراتي). وتقدم شفروليه سيلفرادو الكهربائية (Chevrolet Silverado EV) مدى يتجاوز 644 كم، فيما تبدأ نسخة LT Extended Range موديل 2027 من $72,695 (أي ما يُعادل تقريباً 272,600 ريال سعودي و267,000 درهم إماراتي).
هذه السيارات توضح أن المدى الطويل متاح بالفعل، لكنه لا يأتي بسعر يناسب الجميع. ومن هنا تأتي قيمة أبحاث كاتل: ليس في التعامل مع 2,000 كم كموعد منتظر، بل في محاولة الوصول إلى طاقة أكبر ضمن بطارية عملية ومتينة. وبالتوازي مع تحسين سرعة الشحن والبنية التحتية، يبقى الاختبار الحاسم هو ما تستطيع التقنية تقديمه للسائق طوال عمر السيارة، لا في أول شحنة فقط.
شاركونا رأيكم وحمّلوا تطبيق عرب جي تي!
هل تفضلون سيارة كهربائية بمدى أطول بكثير، أم بطارية أقل سعراً مع شحن أسرع ومحطات أكثر انتشاراً؟ شاركونا آراءكم وتعليقاتكم!
❮
❯
ولتبقى دائماً على اطلاع بآخر أخبار السيارات، التجارب الحصرية، والتعديلات العالمية الفريدة، لا تفوّت تحميل تطبيق عرب جي تي (ArabGT) على هاتفك المحمول. التطبيق متوفر الآن مجاناً عبر متجر آبل ستور (App Store) للهواتف العاملة بنظام iOS ومتجر غوغل بلاي (Google Play) لهواتف أندرويد. حمّل التطبيق اليوم واستمتع بتجربة تغطية عالم السيارات أولاً بأول!