باتری خودروهای برقی چگونه ساخته می شوند؟

باتری‌ها یکی از ارکان اصلی خودروهای برقی هستند که به عنوان منبع انرژی برای رانندگی و عملکرد خودرو عمل می‌کنند. در حالی که خودروهای برقی به سرعت در حال تبدیل شدن به آینده صنعت خودروسازی هستند، ساخت و فناوری باتری‌های آن‌ها نیز نقش حیاتی در پیشرفت و بهره‌وری این خودروها دارد. در این مقاله از وبلاگ یدکیجات، به بررسی فرآیند ساخت باتری‌های خودروهای برقی، انواع مختلف آن‌ها، و چالش‌های موجود در طراحی و تولید این تکنولوژی می‌پردازیم. باتری‌های خودروهای برقی، به عنوان منبع اصلی تأمین انرژی برای سیستم‌های رانندگی الکتریکی، در فناوری خودروهای الکتریکی و هیبریدی بسیار حائز اهمیت هستند. باتری‌های خودروهای برقی اغلب با استفاده از تکنولوژی باتری‌های لیتیوم-یون ساخته می‌شوند. در ادامه، فرآیند ساخت باتری‌های خودروهای برقی را به طور کلی شرح می‌دهیم:

ساختار و اجزای اصلی باتری خودروهای برقی

باتری‌های خودروهای برقی عمدتاً از نوع لیتیوم-یون هستند که به دلیل عملکرد بالا، طول عمر طولانی و چگالی انرژی بالا انتخاب شده‌اند. ساختار این باتری‌ها معمولاً شامل چندین قسمت اصلی است که هر کدام نقش خاصی در تأمین انرژی و افزایش کارایی باتری دارند.در این مدل ماشین ها به دلیل استفاده از فناوری پیشرفته از روش های باتری به باتری کردن ماشین نمی‌توان در خودرو های معمولی استفاده کرد

اجزای اصلی باتری لیتیوم-یون

الکترودها: باتری‌های لیتیوم-یون از دو الکترود اصلی به نام‌های کاتد و آند تشکیل شده‌اند. کاتد معمولاً از ترکیب لیتیوم و مواد دیگر مثل کبالت، نیکل و منگنز ساخته می‌شود، در حالی که آند معمولاً از گرافیت تشکیل شده است.

الکترولیت: این ماده مایع یا ژل مانند در باتری‌های لیتیوم-یون برای انتقال یون‌های لیتیوم از آند به کاتد و بالعکس ضروری است.

مجموعه‌های سلولی: باتری‌ها از تعدادی سلول تشکیل شده‌اند که به‌طور موازی یا سری به هم متصل می‌شوند تا ولتاژ و ظرفیت مورد نظر را به‌دست آورند.

برای مطالعه بیشتر بخوانید: خودرو هیبریدی یا برقی چیست و چگونه کار می کند؟

 فرآیند تولید باتری خودروهای برقی

تولید انواع باتری‌ ماشین های برقی یک فرآیند پیچیده است که نیاز به دقت بالا و استفاده از مواد خاص دارد. این فرآیند معمولاً در چند مرحله مختلف انجام می‌شود.

مرحله اول: استخراج مواد اولیه

فرآیند ساخت باتری‌های لیتیوم-یون از استخراج مواد اولیه شروع می‌شود. مهم‌ترین مواد اولیه مورد نیاز شامل لیتیوم، کبالت، نیکل، منگنز و گرافیت است. این مواد از معادن مختلف در سراسر جهان استخراج می‌شوند، و از آنجا به کارخانه‌های ساخت باتری منتقل می‌شوند.

مرحله دوم: پردازش مواد اولیه و ساخت الکترودها

پس از استخراج، مواد اولیه به کارخانه‌های مخصوص پردازش منتقل می‌شوند. در این مرحله، مواد مختلف به پودرهای ریز تبدیل می‌شوند و سپس با یکدیگر ترکیب می‌شوند تا الکترودهای کاتد و آند ساخته شوند. این ترکیب‌ها معمولاً با استفاده از روش‌های شیمیایی خاص انجام می‌شود که به افزایش ظرفیت ذخیره‌سازی انرژی و عمر باتری کمک می‌کند.

مرحله سوم: ساخت سلول‌های باتری

پس از ساخت الکترودها، نوبت به تولید سلول‌های باتری می‌رسد. در این مرحله، الکترودهای ساخته‌شده در یک فرآیند پیچیده به داخل سلول‌های باتری قرار می‌گیرند. این سلول‌ها به‌طور معمول در چندین لایه ساخته می‌شوند و در نهایت به شکل یک مجموعه بسته‌بندی‌شده درآمده که انرژی را ذخیره می‌کند.

مرحله چهارم: مونتاژ مجموعه باتری

در این مرحله، سلول‌های تولیدشده به مجموعه‌های باتری متصل می‌شوند. برای اطمینان از عملکرد صحیح و بهینه، این مجموعه‌ها باید به‌طور دقیق در کنار یکدیگر قرار گیرند. در اینجا از سیستم‌های مدیریت باتری  برای نظارت بر وضعیت هر سلول و جلوگیری از خرابی‌های احتمالی استفاده می‌شود.

مرحله پنجم: تست و کنترل کیفیت

قبل از اینکه باتری‌ها به کارخانه‌های خودرو برسند، باید تحت تست‌های دقیق کیفیت و عملکرد قرار گیرند. این تست‌ها شامل آزمایش‌هایی برای ارزیابی ظرفیت باتری، زمان شارژ و دشارژ، دمای داخلی، و ظرفیت ذخیره‌سازی انرژی است. همچنین، تست‌های ایمنی مانند آزمون مقاومت در برابر آتش و فشار برای اطمینان از ایمنی باتری در شرایط مختلف انجام می‌شود.

بیشتر بخوانید: بررسی فنی تویوتا کرولا ۲۰۲۳ هیبریدی

 انواع باتری‌های خودروهای برقی

باتری‌های لیتیوم-یون که در خودروهای برقی استفاده می‌شوند، انواع مختلفی دارند که بسته به نوع مواد مورد استفاده و طراحی داخلی، ویژگی‌های متفاوتی را ارائه می‌دهند. برخی از مهم‌ترین انواع باتری‌ها عبارتند از:

باتری‌های لیتیوم-کبالت اکسید (LCO)

این باتری‌ها بیشتر در گوشی‌های هوشمند و لوازم الکترونیکی دیگر استفاده می‌شوند. اگرچه ظرفیت بالایی دارند، اما به‌طور کلی برای خودروهای برقی انتخاب نمی‌شوند به دلیل هزینه بالا و چالش‌های زیست‌محیطی.

باتری‌های لیتیوم-آهن فسفات (LFP)

این نوع باتری‌ها به دلیل قیمت پایین‌تر، ایمنی بیشتر و عمر طولانی‌تر در حال تبدیل شدن به یکی از گزینه‌های محبوب در خودروهای برقی هستند. این باتری ها  به دلیل استحکام حرارتی بالا، خطر آتش‌سوزی کمتری دارند.

باتری‌های لیتیوم-نیکل-منگنز-کبالت (NCM)

این باتری‌ها معمولاً در خودروهای برقی  مانند تویوتا راوفور استفاده می‌شوند زیرا چگالی انرژی بالایی دارند و عمر طولانی‌تری را ارائه می‌دهند. ترکیب نیکل، منگنز و کبالت در این باتری‌ها موجب افزایش بازدهی و قدرت آنها می‌شود.

باتری‌های لیتیوم-نیکل-کبالت-آلومینیوم (NCA)

این نوع باتری‌ها در خودروهایی مثل تسلا استفاده می‌شود و به دلیل چگالی انرژی بالا و عمر طولانی‌تری که دارند، برای خودروسازان به‌عنوان یک گزینه عالی در نظر گرفته می‌شوند.

منابع طبیعی لازم برای تولید باتری برقی خودرو چیست؟

منابع طبیعی مورد نیاز برای تولید باتری‌های خودروهای برقی عمدتاً شامل فلزات و مواد است که برای ساخت قطعات داخلی باتری استفاده می‌شوند. مهمترین منابع طبیعی مورد استفاده در صنعت باتری‌سازی عبارتند از:

لیتیم: باتری‌های خودروهای برقی از فناوری باتری‌های لیتیوم-یون استفاده می‌کنند. لیتیم یک فلز سبک است که در باتری‌ها به عنوان منبع اصلی انرژی استفاده می‌شود. منابع طبیعی لیتیم عمدتاً در سنگ‌های رسوبی، دریاچه‌ها و مناطقی مانند آرژانتین، شیلی، استرالیا و کانادا یافت می‌شوند.

نیکل: نیکل یک فلز پرکاربرد است که در بسیاری از باتری‌های لیتیوم-یون و باتری‌های نیکل-فلز هیدرید (NiMH) استفاده می‌شود. منابع طبیعی نیکل از معادن سولفید نیکل، کبالت و منگنز به دست می‌آیند که در کشورهایی مانند کانادا، روسیه، آسترالیا و اندونزی وجود دارند.

کبالت: کبالت نیز به عنوان یک فلز کلیدی در باتری‌های لیتیوم-یون استفاده می‌شود. منابع طبیعی کبالت عمدتاً از معادن نیکل و کبالت استخراج می‌شود. کشورهای مهم تولید کبالت شامل کنگو (دموکراتیک)، آفریقای جنوبی، کوبالت و استرالیا هستند.

منگنز: منگنز نیز به عنوان یک عنصر اصلی در باتری‌های لیتیوم-یون استفاده می‌شود. منابع طبیعی منگنز در معادنی مانند سنگ‌های رسوبی و کانسارهای دریایی یافت می‌شوند. کشورهایی مانند آفریقای جنوبی، استرالیا و برزیل از مهمترین تولیدکنندگان منگنز در جهان هستند.

مهم است بدانید که استخراج و فرآوری این منابع طبیعی برای تولید باتری‌های خودروهای برقی ممکن است نیاز به فرآیندهای پیچیده و مصرف بالای انرژی داشته باشد و به این دلیل تلاش در جهت بازیافت و استفاده مجدد از باتری‌های قدیمی و منابع طبیعی مورد استفاده می‌شود تا به حداقل رساندن تأثیرات محیط زیستی برسد.

بزرگترین کشورهای تولیدکننده باتری‌های خودروهای برقی در جهان

1. چین: چین در حوزه تولید باتری‌های خودروهای برقی رده بالایی را داراست و بیشترین حجم تولید را در این صنعت دارد. شرکت‌هایی مانند CATL، BYD و شرکت‌های دیگر در چین فعالیت می‌کنند.
2. آمریکا: آمریکا نیز یکی از بزرگترین تولیدکنندگان باتری‌های خودروهای برقی است. شرکت‌هایی مانند Tesla، GM و شرکت‌های دیگر در این صنعت فعالیت دارند.
3. کره‌جنوبی: کره‌جنوبی نیز در صنعت باتری‌سازی و تولید باتری‌های خودروهای برقی به صورت قابل توجهی فعال است. شرکت‌هایی مانند LG Energy Solution، Samsung SDI و شرکت‌های دیگر در این زمینه فعالیت می‌کنند.
4. ژاپن: ژاپن نیز یکی از کشورهای پیشرو در صنعت باتری‌سازی و تولید باتری‌های خودروهای برقی است. شرکت‌هایی مانند Panasonic، NEC و شرکت‌های دیگر در این زمینه فعالیت دارند.
5. آلمان: آلمان نیز یکی از کشورهای مهم در صنعت باتری‌سازی و تولید باتری‌های خودروهای برقی است. شرکت‌هایی مانند BMW، Volkswagen و شرکت‌های دیگر در این صنعت فعالیت می‌کنند.

در صورت نیاز به خرید قطعات خودرو خارجی مانند لوازم یدکی تویوتا و لوازم یدکی لکسوس با تیم یدکیجات با شماره 02126651532 در ارتباط باشید:

سخن آخر

ساخت باتری خودروهای برقی یک فرآیند پیچیده و زمان‌بر است که نیازمند تکنولوژی‌های پیشرفته و مواد اولیه خاص است. هرچند که خودروهای برقی آینده روشنی دارند و به انتخابی محبوب در دنیای خودروسازی تبدیل می‌شوند، همچنان چالش‌هایی در زمینه بهبود کارایی، کاهش هزینه‌ها و حفظ محیط زیست وجود دارد. با این حال، با پیشرفت‌های فناوری و نوآوری‌های مداوم در این حوزه، می‌توان انتظار داشت که باتری‌های خودروهای برقی در آینده‌ای نه چندان دور، حتی کارآمدتر، ارزان‌تر و دوست‌دار محیط‌زیست‌تر شوند.