روزی که آینده خودرو رقم میخورد؛ تویوتا در آستانه بزرگترین تحول تاریخ خود
⚡️ روزی که آیندهی خودروها رقم میخورد؛ تویوتا در آستانهی انقلاب باتریهای حالت جامد
مقدمه: تویوتا دوباره آمادهی نوشتن تاریخ است
در جهانی که خودروهای برقی با سرعتی بیسابقه جایگزین وسایل نقلیهی سنتی میشوند، آینده به دست کسانی رقم میخورد که بتوانند محدودیتهای منبع نیرو را از میان بردارند. این بار، تویوتا موتور کورپوریشن در آستانهی روزی قرار گرفته که ممکن است بهعنوان نقطهی عطف تاریخی صنعت خودرو ثبت شود: روزی که نخستین نسل باتریهای حالت جامد (Solid-State Batteries) وارد مرحلهی تولید انبوه میشود.
در ماه جاری، تویوتا در همکاری با شرکت بزرگ معدنی ژاپنی سومیتومو متال (Sumitomo Metal Mining) اعلام کرد که توافقنامهی رسمی توسعهی مشترک برای تولید انبوه مواد کاتدی باتریهای حالت جامد را امضا کرده است؛ توافقی که مسیر تجاریسازی این فناوری را از آزمایشگاه به خط تولید واقعی نزدیکتر میکند.
باتریهای حالت جامد چیستند و چرا انقلابیاند؟
باتریهای حالت جامد نسل آیندهی سیستمهای ذخیرهی انرژی الکتریکیاند که بهجای الکترولیت مایع، از الکترولیت جامد سرامیکی یا پلیمری استفاده میکنند. ساختار آنها سه جزء اصلی دارد:
- کاتد (Cathode)
- آند (Anode)
- الکترولیت جامد (Solid Electrolyte)
این جایگزینی ساده در ظاهر، عملکردی شگفتآور در عمل دارد. حذف الکترولیت مایع یعنی حذف خطر نشت و واکنشهای حرارتی. همین ویژگی باعث میشود باتریهای حالت جامد ایمنتر، سبکتر و کوچکتر باشند و در عین حال چگالی انرژی بسیار بالاتری ارائه دهند.
به گفتۀ تویوتا، باتریهای جامد میتوانند برد خودروهای برقی را تا دو برابر افزایش دهند، زمان شارژ را به کمتر از ده دقیقه کاهش دهند و طول عمر چرخهای آنها را تا حدود سه برابر باتریهای لیتیومیونی فعلی برسانند.
گام بزرگ تویوتا و سومیتومو؛ اتحاد فناوری و معدن
همکاری تویوتا با سومیتومو از سال ۲۰۲۱ آغاز شد و اکنون وارد مرحلهی حیاتی توسعه و تولید انبوه شده است. سومیتومو با بهرهگیری از فناوری اختصاصی خود یعنی «سنتز پودر» (Powder Synthesis) توانسته مشکل اصلی باتریهای حالت جامد را حل کند:
در بسیاری از نمونههای اولیه، مواد کاتدی در طول شارژ و دشارژهای متعدد دچار شکست یا تخریب شیمیایی میشدند، که عمر باتری را کوتاه میکرد. اما فناوری سنتز پودر سومیتومو با کنترل دقیق اندازه و توزیع ذرات، موجب افزایش پایداری ترکیبهای سولفیدی در سطح مولکولی شده و به ایجاد «مادهی کاتدی فوقدوام» انجامیده است.
به همین دلیل، همکاری تویوتا و سومیتومو حالا صرفاً یک پروژهی تحقیقاتی نیست؛ بلکه طرحی مهندسی برای گذار از مرحلهی آزمایشی به تولید انبوه صنعتی است — تحولی که در بازهی ۲۰۲۷ تا ۲۰۲۸ عملی خواهد شد.
نقش کلیدی سومیتومو؛ از خاک معدن تا قلب خودرو
سومیتومو یکی از قدیمیترین شرکتهای معدنی جهان است و تخصص ویژهای در استخراج نیکل، کبالت و لیتیوم دارد؛ موادی که جزء جداییناپذیر سلولهای باتری محسوب میشوند.
اما تفاوت این همکاری آنجاست که سومیتومو حالا علاوه بر استخراج مواد، به مرحلهی سنتز و طراحی دقیق ترکیبات شیمیایی باتری تبدیل شده است. این یعنی ژاپن قصد دارد زنجیرهی تأمین را از معدن تا مونتاژ کامل در خاک خود مدیریت کند.
تویوتا در بیانیهی رسمی خود نوشت:
«همکاری ما با سومیتومو متال، صرفاً برای توسعهی مواد نیست؛ بلکه برای ساخت پایهی صنعتی جدیدی است که ژاپن را دوباره به صدر فناوری جهانی خودروهای برقی بازمیگرداند.»
چرا سالهای ۲۰۲۷ تا ۲۰۲۸ تعیینکنندهاند؟
تویوتا اعلام کرده که خودروهای تمامبرقی مجهز به باتریهای حالت جامد را در بازهی ۲۰۲۷–۲۰۲۸ روانهی بازار خواهد کرد.
این زمانبندی شاید دو سال دورتر از رؤیای برخی رقبا به نظر برسد، اما از نظر مهندسی واقعبینانه و استراتژیک است.
زیرا تولید باتریهای جامد در مقیاس صنعتی، شامل مراحلی بسیار پیچیده است:
- کنترل جامع رطوبت و اکسیژن در خطوط تولید، چون مواد سولفیدی به شدت حساساند.
- رسیدن به یکپارچگی مکانیکی بالا در اتصال میان آند و الکترولیت جامد.
- تضمین پایداری حرارتی تا دمای ۷۰۰ درجهی سانتیگراد برای چرخههای طولانی.
- کاهش هزینهی تولید تا سطحی قابلرقابت با باتریهای لیتیومیونی سنتی.
تویوتا در حال حاضر ظرفیت اولیهی پایلوت را در کارخانهی اختصاصی خود در استان شیزوکا ایجاد کرده و گفته میشود در سال ۲۰۲۶ نخستین نمونههای پیشتولید را به نمایش خواهد گذاشت.
مزایای فنی باتریهای حالت جامد تویوتا
در بیانیهی رسمی شرکت آمده است که سیستم جدید دارای ویژگیهای زیر خواهد بود:
- چگالی انرژی: بیش از ۱۰۰۰ واتساعت در هر لیتر، معادل دو برابر نسل فعلی باتری لیتیومیونی.
- زمان شارژ: کمتر از ۱۰ دقیقه تا ۸۰٪ ظرفیت با استفاده از شارژر سریع 400kW.
- عمر چرخهای: بیش از ۳۰۰۰ چرخه کامل شارژ/دشارژ بدون افت محسوس.
- ایمنی حرارتی: مقاومت بالا در برابر حرارت و عدم تشکیل زنجیرهی واکنش فراری (thermal runaway).
- وزن کل: کاهش وزن تا ۳۰٪ نسبت به باتریهای کنونی، یعنی حداقل ۲۰۰ کیلوگرم سبکتر در هر خودرو برقی متوسط.
بهعلاوه، ترکیبات جدید سولفیدی موجب کاهش مقاومت داخلی شده و توان لحظهای بیشتری را در شتابگیری فراهم میکنند، تا خودروهای برقی آینده نهتنها پاکتر بلکه پرشتابتر و هیجانانگیزتر باشند.
اتحاد دوم؛ تویوتا و ایدهمیتسو برای تولید سولفید لیتیوم
در کنار اتحاد با سومیتومو، تویوتا اخیراً از همکاری با شرکت نفتی ایدهمیتسو کوسان (Idemitsu Kosan) نیز خبر داده است.
ایدهمیتسو در حال ساخت کارخانهای برای تولید سالانه ۱٬۰۰۰ تن متریک از سولفید لیتیوم (Li₂S) است که بهعنوان جزء حیاتی در الکترولیت جامد مورد استفاده قرار میگیرد.
هدف این اتحاد آن است که ژاپن، برخلاف وابستگی سنتی به واردات مواد شیمیایی از کره یا چین، زنجیرهی داخلی و مستقل برای تولید الکترولیتهای جامد ایجاد کند.
گفته میشود کارخانهی ایدهمیتسو تا پایان سال ۲۰۲۷ به بهرهبرداری میرسد، یعنی دقیقاً همزمان با آمادهشدن اولین نسل خودروهای جامد تویوتا.
رقابت جهانی؛ بازگشت ژاپن در برابر چین و کره
در چند سال گذشته، چین با شرکتهایی چون CATL، BYD و CALB، به سرعت بازار باتریهای خودروهای برقی را تحت سلطهی خود درآورد.
کرهی جنوبی با غولهایی چون LG Energy Solution و Samsung SDI نیز سهم بالایی از بازار دارد.
در این میان، ژاپن — که روزگاری با برندهایی مانند تویوتا، نیسان و پاناتونیک پیشرو بود — بهتازگی دوباره مأموریت بازیابی موقعیت را آغاز کرده است.
باتریهای جامد، همان برگ برندهی ژاپناند. اگر تویوتا بتواند آنها را تا سال ۲۰۲۸ به تولید انبوه برساند، میتواند یکباره مزیتهای فنی و ایمنی منحصربهفردی را وارد بازار خودروهای برقی کند و از نظر استراتژیک به رقبا پیشی گیرد.
سرمایهگذاری عظیم ۷ میلیارد دلاری؛ اتحاد ملی برای انرژی آینده
در حال حاضر، مجموع سرمایهگذاری شرکتهای ژاپنی در زنجیرهی تأمین باتریهای حالت جامد از مرز ۷ میلیارد دلار گذشته است.
این رقم شامل سرمایههای تویوتا، سومیتومو، نیسان، پاناتونیک، توشیبا و حتی برخی شرکتهای شیمیایی مانند Asahi Kasei است.
دولت ژاپن نیز بیش از ۳۰۰ میلیون دلار یارانهی تحقیقاتی مستقیم به شرکتها برای تسریع تجاریسازی این فناوری اختصاص داده است.
هدف مشترک همهی این سرمایهگذاریها ایجاد پایهای صنعتی برای تولید داخلی باتریهای جامد در خاک ژاپن، کاهش وابستگی به واردات از آسیا و تثبیت جایگاه ژاپن بهعنوان قدرت فناوری در قرن ۲۱ است.
چالشها و موانع پیشرو
هرچند دستاوردها چشمگیرند، اما مسیر پیشرفت بدون مانع نیست. فناوری حالت جامد هنوز با چالشهایی اساسی روبهروست:
- هزینهی بالای مواد اولیه مانند سولفید لیتیوم و نیکل با خلوص بالا
- فرآیند تولید با کنترل دمایی و رطوبتی بسیار دقیق که به تجهیزات گرانقیمت نیاز دارد
- مشکل در اتصال یکنواخت میان آند و الکترولیت جامد که مانع انتقال کامل یونها میشود
- عدم وجود خطوط تولید استاندارد صنعتی در مقیاس انبوه
تویوتا اعلام کرده است در گام نخست، هزینهی تولید هر کیلوواتساعت باتری جامد را حدود ۲۰۰ دلار تخمین میزند — دو برابر قیمت باتریهای لیتیومیونی فعلی — اما انتظار دارد تا سال ۲۰۳۰ با پیشرفت فناوری و گسترش خطوط تولید، به قیمت رقابتی در حد ۱۰۰ دلار بر کیلوواتساعت برسد.
پیامدهای زیستمحیطی و ایمنی
باتریهای جامد علاوه بر بازدهی بالا، آثار زیستمحیطی کمتری نیز دارند.
بهدلیل عدم استفاده از الکترولیتهای مایع فرار مانند کربناتها، خطر آتشسوزی یا نشت مواد سمی را بهشدت کاهش میدهند. همچنین در فرآیند بازیافت، اجزای جامد راحتتر جدا و دوباره مورد استفاده قرار میگیرند.
این مزیت بزرگ باعث شده سازمانهای ایمنی حملونقل جهانی، از جمله UNECE و NHTSA، نسبت به پذیرش این فناوری در خودروهای عمومی دید مثبتتری نشان دهند.
فلسفهی تویوتا؛ ایمنی در کنار کارایی
تویوتا سالهاست فلسفهی طراحی خود را بر اصل “Kaizen” – بهبود مستمر – بنا کرده است.
در همین راستا، برای باتریهای حالت جامد نیز شعار مشخصی دارد:
«سرعت بدون خطر.»
به گفتهی یکی از مدیران ارشد R&D در کنفرانس فناوری خودرو توکیو:
«برای ما، دستاورد فنی زمانی معنا دارد که ایمنترین انتخاب برای خانوادهها و شهرها باشد. باتری باید قدرتمند، اما باثبات باشد.»
نقشهی راه آینده؛ تویوتا پس از باتری جامد
تویوتا میگوید ورود باتریهای جامد تنها آغاز مسیر است. در چشمانداز بعدی، این شرکت قصد دارد:
- توسعهی نسل دوم باتریهای حالت جامد هیبریدی با استفاده از آند سیلیکونی؛
- بررسی طرحهای ماژولار برای خودروهای برقی چندمنظوره؛
- و سرمایهگذاری در فناوریهای شارژ فوقسریع مبتنیبر پلاسما یونی را دنبال کند.
این نقشهی راه نشان میدهد که ژاپن بهدنبال برتری پایدار و طولانیمدت در حوزهی انرژی پاک است، نه فقط یک موفقیت مقطعی.
نتیجهگیری: یک روز تاریخی برای صنعت جهانی خودرو
امضای توافقنامهی تویوتا و سومیتومو در سال ۲۰۲۵ را میتوان لحظهی آغاز رسمی انقلاب انرژی دانست؛ انقلابی که شاید تا چند سال دیگر جهان حملونقل را از نو معنا کند.
وقتی نخستین خودروهای تویوتا با باتریهای حالت جامد در سال ۲۰۲۸ وارد خیابان شوند، آن روز شاید واقعاً روز تاریخی صنعت خودرو باشد.
از پیشرانهای پاک تا شارژ سریع، از امنیت بالا تا عمر طولانی، همه و همه نشانههاییاند از بازگشت ژاپن به صدر نوآوری جهانی.
تویوتا، مانند همیشه، نشان میدهد تاریخ را فقط نمیخواند — آن را مینویسد.
❓ پرسشهای متداول (FAQ) دربارهی باتریهای حالت جامد تویوتا
۱. باتری حالت جامد چیست و چه تفاوتی با باتریهای لیتیومیونی دارد؟
در باتریهای حالت جامد الکترولیت مایع حذف شده و جای خود را به ترکیب جامد داده است؛ این امر منجر به ایمنی بالاتر، چگالی انرژی بیشتر و شارژ سریعتر میشود.
۲. چرا تویوتا و سومیتومو همکاری میکنند؟
سومیتومو متخصص در تولید مواد کاتدی و معدنی است، در حالی که تویوتا فناوری خودرو و مهندسی انرژی را ارائه میدهد. ترکیب توان این دو، مسیر تجاریسازی باتری جامد را هموار میکند.
۳. چه زمانی خودروهای مجهز به این باتریها وارد بازار میشوند؟
بر اساس برنامهی رسمی تویوتا، بین سالهای ۲۰۲۷ تا ۲۰۲۸ نخستین مدلهای تولیدی به بازار جهانی عرضه خواهند شد.
۴. آیا این باتریها ایمنتر از نوعهای فعلی هستند؟
بله، حذف الکترولیت مایع باعث کاهش خطر آتشسوزی و انفجار و افزایش پایداری حرارتی میشود.
۵. آیا باتریهای حالت جامد قیمت بالایی خواهند داشت؟
در ابتدا گرانتر خواهند بود (حدود ۲۰۰ دلار بر کیلوواتساعت) ولی با توسعهی فناوری و تولید انبوه، قیمت آنها تا سال ۲۰۳۰ کاهش چشمگیر مییابد.
۶. نقش شرکت ایدهمیتسو چیست؟
ایدهمیتسو تولیدکنندهی سولفید لیتیوم مورد نیاز برای الکترولیت باتری جامد است و قرار است تا ۲۰۲۷ کارخانهی اختصاصی خود را افتتاح کند.
۷. آیا کشورهای دیگر نیز به این فناوری نزدیک شدهاند؟
بله، کرهی جنوبی و چین روی مدلهای نیمهجامد کار میکنند، اما تا امروز هیچ کشوری به مرحلهی تولید انبوه کامل نرسیده است.
۸. آیندهی تویوتا پس از تولید این باتریها چطور خواهد بود؟
تویوتا قصد دارد با این فناوری وارد نسل دوم خودروهای برقی فوقکارآمد شود و جایگاه پیشتاز جهانی را در حوزهی باتریهای پاک تثبیت کند.
https://farcoland.com/7rcEbu
کپی آدرس
