آنچه باید درباره باتری خودروهای برقی بدانید؛ اجزا، عملکرد، بازیافت و چشم‌انداز
با رشد چشمگیر خودروهای برقی در جهان، باتری آن‌ها به یکی از مهم‌ترین اجزای این انقلاب تکنولوژیک تبدیل شده است. باتری، تنها منبع انرژی نیست؛ بلکه قلب تپنده، مغز متفکر و موتور محرک خودروهای برقی محسوب می‌شود.
به گزارش گروه رسانه ای شرق،با گسترش روزافزون خودروهای برقی در سراسر جهان، توجه به یکی از مهم‌ترین بخش‌های این وسایل نقلیه – یعنی باتری – بیش از پیش اهمیت پیدا کرده است. باتری خودروهای برقی نه‌تنها منبع تغذیه بلکه قلب تپنده‌ی این ماشین‌هاست؛ جایی که انرژی ذخیره می‌شود، کنترل می‌گردد و قدرت را به چرخ‌ها منتقل می‌کند. در این گزارش جامع، به زبان ساده با انواع باتری‌های خودروهای برقی، اجزای داخلی آن‌ها، فناوری‌های نوین، میزان دوام، قابلیت بازیافت و آینده این فناوری آشنا می‌شویم.
باتری خودرو برقی چیست و چگونه کار می‌کند؟
باتری خودروهای برقی نوعی منبع ذخیره انرژی قابل شارژ است که انرژی الکتریکی را در خود ذخیره کرده و آن را برای حرکت خودرو به موتور منتقل می‌کند. برخلاف خودروهای سوختی، خبری از صدای موتور یا دود اگزوز نیست. انرژی شیمیایی درون باتری طی فرآیند الکترولیت به الکتریسیته تبدیل می‌شود و باعث حرکت چرخ‌ها می‌گردد. همچنین سیستم ترمز احیاشونده در برخی خودروهای برقی، هنگام ترمز کردن بخشی از انرژی را به باتری بازمی‌گرداند.
اجزای اصلی باتری‌های خودروهای برقی
باتری یک خودرو الکتریکی از چندین بخش اساسی تشکیل شده است:
سلول : کوچک‌ترین واحد باتری
ماژول : مجموعه‌ای از چند سلول
پک باتری : مجموعه‌ای از ماژول‌ها با سیستم‌های کنترل دما، سنسورها و بدنه محافظ
در درون هر سلول، آند (اغلب از گرافیت)، کاتد (ساخته‌شده از مواد مختلف مثل لیتیوم، نیکل یا آهن)، الکترولیت و جداکننده وجود دارند. وظیفه کنترل و تنظیم عملکرد باتری بر عهده سیستم مدیریت باتری (BMS) است.
باتری خودروهای برقی از چه موادی ساخته می‌شوند؟
ماده اولیه بیشتر باتری‌ها، لیتیوم است که به دلیل سبک بودن و چگالی انرژی بالا، بسیار مناسب ذخیره‌سازی انرژی است. دیگر مواد مهم عبارتند از:
نیکل : افزایش‌دهنده ظرفیت و برد
کبالت : پایدارکننده ساختار، هرچند اخیراً جایگزین‌هایی برای آن پیدا شده به دلیل هزینه و مسائل محیط‌زیستی
منگنز : به تعادل شیمیایی و ایمنی کمک می‌کند
گرافیت : در آند برای ذخیره یون‌های لیتیوم در هنگام شارژ
آلومینیوم و مس : برای انتقال جریان
در برخی باتری‌ها مانند LFP (لیتیوم آهن فسفات)، استفاده از کبالت و نیکل حذف شده که هم هزینه را کاهش می‌دهد و هم ایمنی را بالا می‌برد.
انواع باتری خودروهای برقی
۱. باتری‌های لیتیوم یونی (Li-ion)
این نوع، رایج‌ترین باتری در خودروهای برقی امروزی است. ویژگی‌هایی مانند چگالی انرژی بالا، وزن پایین، شارژ سریع و عمر مناسب، باعث محبوبیت بالای آن شده است. با این حال نیاز به سیستم‌های پیشرفته خنک‌کننده دارد تا از گرم شدن بیش از حد جلوگیری شود.
۲. باتری‌های لیتیوم آهن فسفات (LFP)
این باتری‌ها از نظر پایداری، ایمنی و عمر مفید بسیار عالی هستند. قیمت پایین‌تری دارند و گزینه مناسبی برای خودروهای شهری به شمار می‌روند. با وجود اینکه برد آن‌ها کمتر از باتری‌های لیتیومی معمولی است، اما طول عمر بالاتر و نیاز کمتر به تعمیرات دارند.
۳. باتری‌های نیکل متال هیدرید (NiMH)
این باتری‌ها بیشتر در خودروهای هیبریدی مانند تویوتا پریوس استفاده می‌شوند. اگرچه بسیار مقاوم و قابل اعتماد هستند، اما ظرفیت پایین‌تر و وزن بیشتر آن‌ها باعث شده کمتر در خودروهای تمام‌برقی به کار روند.
۴. باتری‌های حالت جامد (Solid State)
باتری‌های حالت جامد نسل بعدی باتری‌های خودروهای برقی محسوب می‌شوند. آن‌ها به‌جای استفاده از الکترولیت مایع، از مواد جامد بهره می‌برند. مزایای این فناوری شامل ایمنی بیشتر، زمان شارژ سریع‌تر، برد بیشتر و عمر مفید طولانی‌تر است. شرکت‌های بزرگی در حال سرمایه‌گذاری روی توسعه این تکنولوژی هستند.
برد و دوام باتری در خودروهای برقی
برد یا همان مسافتی که خودرو با شارژ کامل طی می‌کند، معمولاً بین ۳۰۰ تا ۶۵۰ کیلومتر است که بسته به مدل خودرو، شرایط رانندگی، آب‌وهوا و شیب جاده متغیر است. دمای سرد، رانندگی با سرعت بالا و شتاب ناگهانی می‌تواند برد را کاهش دهد.
عمر باتری خودروهای برقی چقدر است؟
باتری‌های خودروهای برقی معمولا بین ۸ تا ۱۵ سال دوام دارند. اکثر خودروسازان ضمانت‌هایی ۸ تا ۱۰ ساله یا ۱۰۰ تا ۱۵۰ هزار کیلومتر ارائه می‌دهند. استفاده مداوم از شارژ سریع یا دمای بالا می‌تواند طول عمر را کاهش دهد، ولی با نگهداری درست، باتری‌ها حتی پس از پایان گارانتی هم قابل استفاده هستند. باتری‌های LFP معمولاً عمر طولانی‌تری دارند.
قیمت تعویض باتری چقدر است؟
قیمت تعویض باتری بستگی به ظرفیت و مدل خودرو دارد. خودروهای شهری کوچک هزینه‌ای در حدود ۴ تا ۷ هزار دلار دارند. خودروهای پیشرفته‌تر مانند تسلا، ممکن است هزینه‌ای بین ۱۰ تا ۲۰ هزار دلار داشته باشند. خوشبختانه قیمت باتری‌ها در حال کاهش است و به مرور، مقرون‌به‌صرفه‌تر می‌شوند.
آیا باتری خودروهای برقی قابل بازیافت هستند؟
بله، این باتری‌ها قابل بازیافت‌اند. موادی مانند نیکل، کبالت، لیتیوم و گرافیت قابلیت استخراج و استفاده مجدد دارند. فناوری بازیافت هنوز در حال توسعه است و زیرساخت‌های گسترده‌ای برای آن در حال ایجاد می‌باشد. همچنین برخی باتری‌های قدیمی برای ذخیره‌سازی انرژی خانگی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
آینده باتری خودروهای برقی
آینده باتری‌های خودروهای برقی روشن‌تر از همیشه است. ظهور فناوری‌هایی مانند باتری‌های حالت جامد، باتری‌های سدیم-یون (جایگزین ارزان‌تر برای لیتیوم)، افزایش زیرساخت شارژ سریع، و توسعه مدل‌های پایدارتر، می‌تواند انقلابی در بازار خودروهای برقی ایجاد کند. این پیشرفت‌ها باعث خواهند شد خودروهای الکتریکی با عملکرد بهتر، ایمن‌تر و ارزان‌تر به دست مصرف‌کنندگان برسند.
باتری خودروهای برقی دیگر فقط یک منبع انرژی ساده نیست؛ بلکه عنصر کلیدی آینده حمل‌ونقل پاک و هوشمند به شمار می‌رود. آگاهی از ساختار، انواع و ویژگی‌های این باتری‌ها، می‌تواند به مصرف‌کنندگان کمک کند انتخاب بهتری داشته باشند. با ورود فناوری‌های جدید، کاهش هزینه‌ها و افزایش طول عمر، باتری‌های الکتریکی نقشی حیاتی در تحقق دنیای بدون آلاینده و پایدار بازی خواهند کرد.
