أعلنت شركة كوانتوم سكيب (QuantumScape) عن منصتها الجديدة "أوسبري" (Osprey) للبطاريات الصلبة بالكامل، والتي حققت 1000 دورة شحن وتفريغ كاملة مع احتفاظ بنسبة 80% من السعة عند ضغط جوي واحد فقط، في خطوة تُعد اختراقًا تقنيًا مهمًا في مجال البطاريات الصلبة القائمة على الكبريتيد.
تفاصيل تقنية منصة أوسبري
تختلف منصة أوسبري عن منصة كوانتوم سكيب الحالية (QSE) التي تستخدم فاصلًا سيراميكيًا مع كاثود سائل (كاثوليت)، بينما تستبدل أوسبري السائل في الكاثود بإلكتروليت صلب من الكبريتيد، مما يجعل الخلية صلبة بالكامل. تحتفظ المنصة الجديدة بتصميم "بدون أنود" والفاصل السيراميكي الخاص بالشركة، حيث يترسب الليثيوم على الفاصل خلال أول دورة شحن.
أوضحت الشركة في ورقة بيضاء تقنية أن الإلكتروليتات الكبريتيدية تواجه أربعة تحديات أساسية عند استخدامها كفواصل: تفاعلها مع معدن الليثيوم، حاجتها لضغط عالٍ للحفاظ على التلامس مع الأقطاب، ضعف أدائها في درجات الحرارة العادية والمنخفضة، وعدم قدرتها على تحمل الشحن السريع مع أنود الليثيوم المعدني قبل تشكل التشعبات (dendrites).
نتائج الاختبارات والأداء
نشرت كوانتوم سكيب أربع مجموعات بيانات رئيسية، أبرزها خلية ثنائية الطبقات بمساحة كاثود 50×65 مم (نفس مساحة خلية QSE-5) حققت 1000 دورة عند معدل 1C شحن وتفريغ، ونطاق شحن 0-100%، ودرجة حرارة 30°م، وضغط جوي واحد. بلغت حمولة الكاثود 5.5 ميلي أمبير ساعة/سم²، وهي متوافقة مع خلايا السيارات الكهربائية التجارية.
أظهرت النتائج أيضًا قدرة على الشحن السريع خلال 5 دقائق من 10% إلى 80%، لكن ذلك تحقق عند معدل 10C ودرجة حرارة 80°م (176°ف)، بينما لم تنشر الشركة نتائج للشحن السريع في درجة حرارة الغرفة. أما الأداء في الطقس البارد، فجاء من خلية أحادية الطبقة بمساحة كاثود 21×21 مم، حيث حافظت على 68% من سعتها في درجة حرارة الغرفة عند -20°م.
كثافة الطاقة البالغة 1100 واط ساعة/لتر هي رقم متوقع (مشروع) يعتمد على كاثودات عالية الحمولة (10 ميلي أمبير ساعة/سم²)، واختبرت في خلية بحجم عملة معدنية (11 مم) عند ضغط 3 ضغط جوي لـ 100 دورة فقط. للمقارنة، خلية QSE-5 الحالية مصنفة عند 844 واط ساعة/لتر و301 واط ساعة/كجم.
استراتيجية الترخيص والشراكات
تطرح كوانتوم سكيب منصة أوسبري كـ "منصة مفتوحة"، حيث يمكن للعملاء استخدام كاثود الكبريتيد الخاص بالشركة (المصنع بعملية جافة مملوكة) أو إحضار كاثوداتهم الصلبة الخاصة. كشفت الشركة أنها اختبرت بالفعل منصة أوسبري مع كاثودات صلبة طورها عملاؤها من شركات السيارات، مما يمثل تحولًا استراتيجيًا بعد سنوات من التشكيك في جدوى الإلكتروليتات الكبريتيدية.
يتوافق هذا النموذج مع استراتيجية الترخيص التي تتبعها الشركة بالفعل مع باور كو (PowerCo) التابعة لفولكس فاجن، وهوندا. أعلنت كوانتوم سكيب عن إيرادات ترخيص بقيمة 9.8 مليون دولار في الربع الثالث، وخط إنتاج بسعة 100 ميغاواط ساعة يستهدف بدء الإنتاج في 2028 لخلية QSE-5، بينما لا يوجد جدول زمني محدد لمنصة أوسبري التي لا تزال في مرحلة المختبر.
المنافسة والجدول الزمني
تواجه كوانتوم سكيب منافسة شديدة بجداول زمنية طموحة: سامسونج إس دي آي تستهدف الإنتاج الكمي في مصنع أولسان في النصف الثاني من 2027، وبي واي دي تخطط لإنتاج دفعات صغيرة في 2027 والإنتاج الكمي بنهاية العقد، وتويوتا تهدف لـ 2027-2028 بعد تأخيرات سابقة، ومنصة سولستيس (Solstice) من فاكتوريال (Factorial) تستهدف 450 واط ساعة/كجم. أما كاتيل (CATL)، أكبر مصنع بطاريات عالميًا، فترى أن البطاريات الصلبة للسوق الجماهيري لا تزال "سنوات بعيدة" حوالي 2030.
لم تنشر أي من هذه الشركات بيانات 1000 دورة عند ضغط جوي واحد مع كاثود كبريتيد وأنود ليثيوم معدني، وهو ما يشكل نقطة تميز حالية لكوانتوم سكيب. يبقى التحدي الرئيسي هو الوقت: توسيع نطاق QSE-5 نحو الإنتاج الكمي بحلول 2028، بينما أوسبري لا تزال عملية مختبرية، والسؤال عما إذا كانت شركات معسكر الكبريتيد ستترخص التقنية قبل تثبيت خطط إنتاجها الخاصة للفترة 2027-2030.