تاثیر آندهای سیلیسیومی در افزایش صرفه اقتصادی خودروهای الکتریکی

به گفته مدیر اجرایی شرکت توسعه‌دهنده آند تقویت شده با سیلیسیوم مستقر در ایالات متحده آمریکا با نام «OneD Battery Sciences»، تولید این محصول با استفاده از گاز سیلان می‌تواند تاثیر بسزایی در روند قیمت‌گذاری خودروهای الکتریکی غیرچینی (EVs) داشته باشد.

به گزارش پایگاه خبری و تحلیلی «فلزات‌ آنلاین» و به‌ نقل از موسسه «Fastmarkets»، وینسون پلاویناج بیان کرد: با توجه به مقیاس محدود تولید در کشورهای جهان به جز چین و افزایش رقابت در استفاده از سیستم‌های خورشیدی که از سوخت گاز نیز استفاده می‌کنند، ممکن است تامین گاز سیلان در صنعت آند سیلیسیوم با مشکل مواجه شود.

گفتنی است استفاده از سیلیسیوم، چگالی انرژی آند باتری‌های لیتیوم‌یونی را افزایش می‌دهد و چندین سال است که در حجم کم در تولید باتری خودروهای الکتریکی به کار می‌رود.

به گفته وی، به‌گارگیری گاز سیلان مقرون به صرفه‌ترین راه برای تولید سیلیسیوم متالورژیکی خالص تا سطوح مورد نیاز به منظور استفاده از آن در تولید سلول‌های فتوولتائیک مبتنی بر سیلیسیوم در سیستم‌های خورشیدی و در آند باتری خودروهای الکتریکی است.

مدیر اجرایی شرکت «OneD Battery Sciences» در گفت‌وگوی خود با موسسه «Fastmarkets» در ماه فوریه ۲۰۲۴ اظهار داشت: ظرفیت تولید گاز مونو سیلان در آمریکای شمالی، در مجموع کمتر از ۳۰ هزار تن در سال است و بیشتر حجم تولیدی آن در این قاره در بخش تولید سیستم‌های خورشیدی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

اگرچه ظرفیت تولید تری کلروسیلان (TCS) به عنوان یک ماده واسطه گاز سیلان در خارج از چین افزایشی بوده است اما به طور کلی تبدیل تری کلروسیلان به گاز مونو سیلان که شرکت «OneD Battery Sciences» از آن در تولید مواد آند سیلیسیومی خود استفاده نمی‌کند، هزینه بالایی دارد.

پلاویناج در همین رابطه عنوان کرد: شرکت «OneD Battery Sciences» به دلیل مقرون به صرفه نبودن از فرایند تبدیل تری کلروسیلان به گاز مونو سیلان استفاده نمی‌کند.

وی در ادامه مطرح کرد: ظرفیت تولید ترکیبی گاز مونو سیلان و تری کلروسیلان چین، تقریبا یک میلیون تن در سال است که نسبت به ظرفیت کل تولید هر دو ماده تولیدی در خارج از چین کمتر است.

مدیر اجرایی شرکت «OneD Battery Sciences» تاکید کرد: استفاده گسترده از گاز مونو سیلان در بخش سیستم‌های خورشیدی، نشان می‌دهد که به‌کارگیری این ماده تولیدی تنها روش عملی و کارآمد برای رسیدن به خلوص بالای سیلیسیوم مورد نیاز برای تولید سلول‌های خورشیدی و آند باتری است.

به گفته پلاویناج، برای دهه‌ها تلاش شده است تا با استفاده از روش‌های دیگر سیلیسیوم خالص برای ساخت سلول‌های خورشیدی تولید شود اما هیچ یک از روش‌های آزمایش شده موفقیت‌آمیز نبوده‌‌اند.

تاثیر استفاده از سیلیسیوم در افزایش نرخ پذیرش خودروهای الکتریکی

اگرچه استفاده از سیلیسیوم می‌تواند چگالی انرژی آند باتری‌های لیتیوم‌یونی را افزایش دهد اما استفاده از آن به دلیل تمایل به ایجاد محدودیت در چرخه شارژ و دشارژ باتری‌ها محدود شده است.

در تلاش برای تولید سلول‌های باتری خودروهای الکتریکی با امکان طی مسافت طولانی‌تر، ظرفیت بالاتر و قیمت رقابتی‌تر، برخی شرکت‌ها در تلاشند به کمک فناوری،‌ استفاده از سیلیسیوم در تولید آندها را افزایش دهند. در همین راستا، شرکت «OneD Battery Sciences»  و تعداد انگشت شمار دیگری از شرکت‌های غربی پیشرفت‌های چشمگیری را در این زمینه به دست آورده‌اند.

علاوه بر گاز سیلان، توسعه‌دهندگان در حال کار بر روی استفاده از ترکیب‌های شیمیایی مانند اکسید سیلیسیوم، کامپوزیت‌های سیلیسیوم کربن و فلز سیلیسیوم با خلوص بالا هستند.

کارشناسان صنعت باتری حرکت به سمت توسعه سلول باتری‌های مقرون به صرفه‌تر را کلید افزایش نرخ پذیرش خودروهای الکتریکی عنوان می‌کنند. در همین راستا فیبی اوهارا، تحلیلگر بخش مواد اولیه باتری در موسسه «Fastmarkets» بیان کرد: در بازاری مانند اروپا، عدم صرفه اقتصادی نرخ پذیرش خودروهای الکتریکی را محدود کرده است.

موتو کریشنا، یکی از طراحان سیستم ارزیابی هزینه در بخش تولید باتری در موسسه «Fastmarkets»، با تایید سخن فیبی اوهارا مطرح کرد: برای حفظ رشد گذار به انرژی‌های الکتریکی، قیمت خودروهای الکتریکی باید کاهش پیدا کند. همچنین برای رسیدن به این هدف، باید باتری‌های با ابعاد کوچک و مقرون به صرفه، جایگزین باتری‌های با ابعاد بزرگ و گران‌قیمت در وسایل نقلیه الکتریکی شوند و در عین حال زیرساخت‌های شارژ آن‌ها نیز به شدت بهبود یابند.

گفتنی است سیلیسیوم ۱۰ برابر گرافیت، انرژی در خود به منظور تولید آند ذخیره می‌کند. بنابراین استفاده از آن می‌تواند به عنوان جایگزین یا مکمل گرافیت در تولید آند باتری‌ها، رقابت را میان توسعه‌دهندگان باتری در سراسر جهان افزایش دهد.

مزایای صرفه اقتصادی استفاده از سیلیسیوم در تولید آند باتری

شرکت «OneD Battery Sciences» قرار است قبل از اینکه فرایند تولید در مقیاس تجاری را آغاز کند، راه‌اندازی یک واحد تولیدی نیمه‌صنعتی آزمایشی در شهر موسس لیک در ایالت واشنگتن را در دستور کار خود قرار دهد.

پلاویناج با اشاره به هزینه تولید مواد آند شرکت «OneD Battery Sciences» با نام تجاری «SINANODE»، تاکید کرد که این شرکت در تولید آند، نانوسیم‌های سیلیسیومی را به آندهای گرافیت طبیعی اضافه می‌کند.

وی ضمن مقرون به صرفه دانستن هزینه تولید این محصول، اضافه کرد: محصول «SINANODE» هزینه‌های ساخت یک سلول باتری را ۳٫۵ دلار در هر کیلووات ساعت افزایش می‌دهد. در مقابل، استفاده از گرافیت مصنوعی هفت دلار به ازای هر کیلووات ساعت به هزینه تولید محصول نامبرده اضافه می‌کند.

مدیر اجرایی شرکت «OneD Battery Sciences» خاطرنشان کرد: این شرکت در نظر دارد از سیلیسیوم در ساخت دیگر آند باتری‌‎های مبتنی بر گرافیت تولیدی خود استفاده کند که در نتیجه آن، هزینه تولید سلول‌های باتری حدود ۱۰ تا ۳۰ درصد کاهش را تجربه خواهد کرد.

به گفته پلاویناج، شرکت «OneD Battery Sciences» در حال تولید یک ماده فعال کامپوزیتی برای ساخت آند حاوی سیلیسیوم و گرافیت بوده و هزینه تولید آن نسبت به استفاده از گرافیت در تولید آند کمتر است.

شرکت مذکور قصد دارد که هزینه تولید این نوع باتری در مقایسه با دیگر باتری‌های لیتیوم‌یونی مبتنی بر آند گرافیتی خالص را حدود ۲۰ درصد کاهش دهد. در همین راستا، شرکت «OneD Battery Sciences» با همکاری شرکت «Koch Modular» درصدد است مواد آندی را با استفاده از گاز سیلان در مقیاس تجاری تولید کند.

طبق قرارداد فی مابین دو شرکت مذکور، شرکت «OneD Battery Sciences» با راه‌اندازی یک کارخانه گاز سیلان چندبخشی در مجاورت واحد فرآوری محصول «SINANODE»، میزان تولید گاز سیلان را افزایش خواهد داد.

کار طراحی کارخانه‌های چندبخشی شرکت «OneD Battery Sciences» بر عهده شرکت «Koch Modular» خواهد بود و قرار است در اولین واحد راه‌اندازی شده مستقر در آمریکای شمالی، حدود چهار هزار و ۸۰۰ تن در هر سال گاز مونو سیلان به منظور استفاده در ساخت محصول «SINANODE» به تولید برسد؛ همچنین انتظار می‌رود هزینه تولید گاز سیلان حاصل از این فرایند، حدود ۵۰ درصد کمتر از سایر روش‌های تولید گاز مونو سیلان باشد.

رقابت بر سر استفاده از سیلیسیوم در تولید سلول‌ باتری‌‌ها

به نظر می‌رسد حجم تقاضا برای استفاده از سیلیسیوم در تولید آند در باتری و حجم تقاضا برای تولید سلول‌ باتری‌ سیستم‌های خورشیدی در چین و دیگر کشورهای جهان در حال افزایش است.

آژانس بین‌المللی انرژی (IEA) در گزارش خود مربوط به بخش انرژی‌های تجدیدپذیر در سال ۲۰۲۳ اعلام کرد که افزایش تقاضا برای تولید سلول‌ باتری‌ سیستم‌های خورشیدی و ظرفیت محدود تولید پلی سیلیسیوم‌ها، روند عرضه مواد اولیه را تحت فشار قرار داده است. بر همین اساس، رقابت بر سر استفاده از سیلیسیوم در تولید سلول‌ باتری‌ سیستم‌های خورشیدی و تولید آند باتری به کمک سیلیسیوم با خلوص بالا در حال افزایش است.

در همین راستا، یک تولیدکننده بزرگ سیلیسیوم در آمریکای شمالی به نام تجاری «REC Silicon»، در گزارش سه ماهه چهارم سال ۲۰۲۳ خود اعلام کرده بود که در نظر دارد در واحد تازه ‌تاسیس این شرکت در شهر موسس لیک در ایالت واشنگتن، با ظرفیت اسمی ۲۴ هزار تن در سال ظرف گاز سیلان، میزان تولید پلی سیلیسیوم را برای بخش تولید سلول باتری‌های خورشیدی افزایش دهد.

با این حال، اکتر میزان تولید پلی سیلیسیوم شرکت مذکور به بخش تولید سلول باتری‌های خورشیدی اختصاص یافته است. بر همین اساس، شرکت «OneD Battery Sciences» یک قرارداد پیش فروش پلی سیلیسیوم با شرکت «Hanwha» را در ماه نوامبر ۲۰۲۳ به امضا رساند.

تمرکز بر روی زنجیره تامین

شرکت «OneD Battery Sciences» در نظر دارد تمرکز خود در دسترسی به زنجیره تامین مواد خام اولیه را بر روی فرایند عرضه آند سیلیسیوم تقویت شده قرار دهد. در همین راستا، پلاویناج عنوان کرد که زنجیره تامین از اهمیت بسیار فراوانی برخوردار است.

به گفته وی، دسترسی شرکت «OneD Battery Sciences» به تولید گاز سیلان و سازگاری فرایند تولید آن با گرافیت مورد استفاده در تولید باتری، به مصرف‌کنندگان این امکان را می‌دهد که از منبع گرافیت موجود خود بدون نیاز به تحت ارزیابی مجدد قرار گرفتن برای بهر‌برداری از محصول «SINANODE» استفاده کنند.

شرکت مذکور با عرضه اختصاصی گاز سیلان خود، در مجاورت کارخانه تولید محصول «SINANODE»، امیدوار است بتواند از مشکلات زنجیره تامینی که به گفته مدیر اجرایی شرکت «OneD Battery Sciences»، سایر مصرف‌کنندگان گاز سیلان خارج از چین ممکن است با آن مواجه شوند، جلوگیری کند.

پلاویناج معتقد است چند بخشی بودن واحد تولیدی مذکور، این امکان را به شرکت «OneD Battery Sciences» می‌دهد تا تولید را در راستای تامین حجم تقاضای فزاینده مشتریان، افزایش و در نهایت بازار مواد آند تولیدی خود را به کشورهای اروپایی توسعه دهد. این شرکت قصد دارد در آینده سیلیسیوم با گرید متالورژی کم‌کربن را با قیمت‌های رقابتی در آمریکای شمالی عرضه کند.

گفتنی است روند عرضه سیلیسیوم با گرید متالورژی از نظر جغرافیایی در سطح جهان به خصوص در آمریکا و اروپا به نسبت سایر مواد اولیه حیاتی باتری مانند گرافیت که تولید آن به طور عمده در چین متمرکز شده است، وضعیت متعادل‌تری دارد.

چنین مزیتی به ویژه برای مصرف‌کنندگان سیلیسیوم در زمانی که تنش ژئوپلیتیکی بین چین و غرب افزایش یافته است، یک امتیاز مثبت به شمار می‌رود. لازم به یادآوری است که دولت چین بر روی صادرات محصولات مرتبط با گرافیت در ماه اکتبر ۲۰۲۳ محدودیت اعمال کرد.

این مسئله، منجر به تقویت تاثیرگذاری مثبت قانون کاهش تورم ایالات متحده آمریکا بر میزان تولید برخی مواد اولیه همچون بخش آند گرافیت شده است. با این حال، برای بهره‌مندی تولیدکنندگان از مشوق‌های ارائه شده منطبق با قانون کاهش تورم ایالات متحده آمریکا، مواد اولیه مورد نیاز آن‌ها باید از کشورهای هم‌پیمان با ایالات متحده آمریکا تامین شود.

بر اساس این گزارش، در چند سال اخیر تمرکز صنعت باتری بر استفاده از مواد آند مبتنی بر سیلیسیوم به طور فزاینده‌ای افزایش یافته است؛ چراکه تقاضا برای مواد اولیه حیاتی مورد استفاده در باتری و نیاز به ایجاد نوآوری در فناوری به‌کاررفته در آن‌ها برای گذار به انرژی‌های تجدیدپذیر در جهان و رشد استفاده از خودروهای الکتریکی (EVs)، به طور قابل‌توجهی روند صعودی به خود گرفته است.

انتهای پیام//