خودروهای برقی به بیشینه مسافتی 1000 کیلومتر می رسد؟

به گزارش پدال نیوز، یکی از بزرگ‌ترین موانعی که بر سر راه خودروهای الکتریکی قرار دارد و از پذیرش آن در مقیاس گسترده از سوی خریداران جلوگیری می‌کند، موضوع مسافت قابل دسترس و ترس‌هایی است که در این زمینه در ذهن مردم وجود دارد. خودروهای الکتریکی امروزی دارای میزان پیمایش ماکزیممم ۱۶۰ تا ۴۰۰ کیلومتر به ازای یک بار شارژ کامل هستند و چنین رقمی نمی‌تواند با خودروهای معمولی رقابت کند. موضوع وقتی بغرنج‌تر می‌شود که در حین حرکت نیاز به روشن شدن چراغ‌ها یا برف‌پاک‌کن‌ها یا نیاز به فعال شدن سیستم تهویه‌ی هوا باشد.
 
مرکز تحقیقاتی فرانهوفر (Fraunhofer) آلمان، به‌منظور برگرداندن ورق به نفع خودروهای الکتریکی و تغییر نسبی اوضاع، در حال طراحی نوع جدیدی از باتری است که در صورت موفقیت می‌تواند مسافت بیشینه‌ی پیموده شده با یک بار شارژ توسط خودروهای الکتریکی را تا میزان ۱۰۰۰ کیلومتر برساند.
 
باید توجه داشته باشیم که خودروهای الکتریکی دارای باتری منفرد و واحدی نیستند؛ بلکه آن‌ها دارای مجموعه‌ای از بسته‌ها یا پک‌های باتری‌اند و هر کدام از این بسته‌ها از هزاران سلول باتری منفرد ساخته شده‌اند.  این بسته‌ها در کنار هم قرار می‌گیرند و از طریق اتصالات الکتریکی به هم متصل می‌شوند و در نهایت سیستم باتری یک خودروی الکتریکی را شکل می‌دهند.
 
این سلول‌های باتری هر کدام به‌صورت جداگانه مستلزم محفظه بندی مختص خود، ترمینال‌ها، سیم‌کشی، کابل‌ها و همچنین مانیتورهای الکترونیکی برای خود هستند که همه‌ی این موارد روی‌هم‌رفته تا میزان ۵۰ درصد از فضای کل بسته‌ی باتری را اشغال خواهد کرد. در کنار همه‌ی این‌ها، باید در نظر داشت که وجود این ارتباطات الکتریکی در سیستم باتری باعث ایجاد مقاومت الکتریکی در این بخش‌ها و در نتیجه منجر به اتلاف و تضعیف جریان الکتریکی می‌شود.
 
انستیتوی فرانهوفر با همکاری گروه مهندسی تسین‌کروپ (ThyssenKrupp) و گروه مهندسی خودروی IAV و مرکز IKTS در درسدن آلمان در حال توسعه‌ی EMBATT هستند؛ نوع جدیدی از باتری که شمار اجزای اشاره‌شده در یک بسته‌ی باتری را کاهش می‌دهد و در قالب یک طراحی بسیار ساده‌تر، می‌تواند فضای زیادی از حجم بسته‌های فعلی آزاد کند و طبیعتا این فضای اضافه را می‌توان در ادامه برای توسعه‌ی ظرفیت ذخیره‌ی الکتریسیته مورد استفاده قرار داد.
 
راهنمای ساخت و ایده‌ی اولیه‌ی باتری EMBATT از یک منبع توان الکتریکی دیگر گرفته شده است. ما در اینجا در مورد سلول‌های پیل سوختی صحبت می‌کنیم. سلول‌های سوختی با استفاده از ترکیب اکسیژن با یک گاز دیگر همانند هیدروژن یا متان در داخل یک غشای نفوذپذیر کار می‌کنند و حاصل این روند، تولید الکتریسیته است. یکی از مؤلفه‌های کلیدی در چنین سلول‌هایی، بخشی است که با نام صفحه (پلیت) دوقطبی شناخته می‌شود. این صفحه هر دو سمت سلول را پوشش می‌دهد و دارای چند عملکردهای مشخص است؛ اما هدف اصلی آن، عمل کردن به‌عنوان الکترودهایی است که بتوانند الکتریسیته‌ی تولیدشده توسط سلولی با یک صفحه به‌عنوان آند و صفحه‌ی دیگر به‌عنوان کاتد را جمع‌آوری کند.
 
ایده‌ی فرانهوفر این است که ما محفظه‌ها و اتصال‌دهنده‌های منفرد را در داخل بسته‌های باتری با صفحه‌های مشابهی که در متن اشاره شد جایگزین کنیم. در این صورت به‌جای اینکه سلول‌های باتری‌ها در کنار یکدیگر قرار داده شوند، می‌توانند به‌طور مستقیم و روی یکدیگر در یک ناحیه‌ی بزرگ سوار و توسط این صفحه‌ها پوشش داده شوند؛ صفحه‌هایی که جریان الکتریکی از میان سطح آن عبور خواهند داد. چنین کاری نه‌تنها طراحی را ساده‌تر می‌کند، بلکه مقاومت الکتریکی را نیز به میزان زیادی کاهش می‌دهد و الکتریسیته‌ی بیشتری را به‌طور سریع‌تری فراهم می‌کند.
 
در طراحی فرانهوفر، صفحه‌ی دوقطبی اشاره‌شده به شکل یک نوار فلزی است که در هر دو سمت خود با ترکیب سرامیک پودرشده، پلیمرها و مواد رسانای الکتریسیته پوشیده شده است. در این ساختار، سرامیک به‌عنوان یک واسط ذخیره‌ی انرژی عمل می‌کند که در آن بسته به شکل‌ پوشش، یک سمت از نوار به‌عنوان آند و سمت دیگر به‌عنوان کاتد عمل می‌کند.
 
بر پایه‌ی اعلام فرانهوفر، این آرایش از باتری‌ها می‌تواند باعث ساده شدن روند تولید و همچنین افزایش عمر مفید باتری‌ها شود. نتیجه‌ی اصلی تمام تغییرات فوق این خواهد بود که خودروهای الکتریکی می‌توانند باتری‌هایی بزرگ‌تر و پرظرفیت‌تر داشته باشند؛ باتری‌هایی که در عین حال در قیاس با باتری‌های کنونی، فضا یا وزن بیشتری به خود اختصاص نمی‌دهند و می‌توانند مسافت بیشینه‌ی پیمایش در خودروهای الکتریکی را به‌طور متوسط تا مقدار ۱۰۰۰ کیلومتر به ازای هر شارژ کامل، برسانند.
 
در حال حاضر EMBATT در مقیاس آزمایشگاهی مورد تأیید قرار گرفته است. اما شرکای تجاری در حال کار روی این طرح هستند تا بتوانند فناوری آن را در مقیاس تجاری نیز گسترش دهند و ما شاهد نصب و استفاده از باتری‌های جدید در خودروهای الکتریکی از سال ۲۰۲۰ باشیم.