وقتی به فناوری‌های نوآورانه تولید باتری و برخی از محصولات مقیاس‌پذیر و موفقی که در دهه گذشته توسعه یافته‌اند فکر می‌کنیم، معمولاً یک محصول به ذهن می‌رسد: باتری‌های لیتیوم. این فلز قلیایی نرم، مشتق اصلی سازنده باتری‌های لیتیوم یونی (Li-ion) است که اکنون انرژی همه چیز را از دستگاه‌های تلفن همراه و الکترونیک گرفته تا خودروهای تسلا را تأمین می‌کند.
این باتری‌ها به دلیل چگالی شارژ بالا و هزینه‌ها به‌ازای هر واحد از سایر فناوری‌ها متمایز شده‌اند، اگرچه ویژگی دوم (هزینه تولید) در دهه گذشته به طور چشمگیری کاهش پیدا کرده است. متوسط قیمت حجمی یک باتری لیتیوم یون معمولی از حدود 2000 دلار در سال 2010 به تنها 140 دلار در سال 2020 کاهش‌یافته است این یعنی کاهشی 93 درصدی!
هزینه‌های کمتر مواد خام عموماً به نفع مصرف‌کننده است، اما ذخایر لیتیوم قابل‌دسترس و قابل استخراج اکنون به چند منطقه در سراسر جهان محدود شده‌اند و حمل‌ونقل در زنجیره تأمین کنونی را به یک چالش واقعی تبدیل کرده است. همچنین اثرات زیست‌محیطی بسیاری پیرامون استخراج منابع تجدیدناپذیر از اعماق زمین وجود دارد. به‌عنوان‌مثال، استخراج یک تن لیتیوم تقریباً به 500000 گالن آب نیاز دارد.
چوب، راه نجات
درحالی‌که ایده تولید آیفون با باتری چوبی در ابتدا مضحک به نظر می‌رسد اما یک تولیدکننده باتری سوئدی که توسط دو مدیر سابق تسلا تأسیس شده است، معتقد است که در جستجو پیرامون منابع ذخیره انرژی، چوب نقشی جدیدی را به خود گرفته است.
شرکت Northvolt مستقر در استکهلم در طی همکاری با شرکت فنلاندی محصولات جنگلی Stora Enso، سرمایه‌گذاری بر روی فناوری جدید آند باتری چوبی را آغاز کرده و این کار باعث جلب‌توجه صنعت خودروسازی اروپا شده است.
در مقاله اخیر وبسایت Electrek ، “هدف اولیه Northvolt بازسازی مفهوم “گیگافکتوری” در اسکاندیناوی، تولید باتری در سطح “گیگاوات ساعت” برای حمایت از تقاضای روبه‌رشد ماژول‌های EV است. این استارت‌آپ به‌سرعت برای شروع پروژه‌های کارخانه‌ای با چندین خودروساز از جمله فولکس‌واگن، ب‌ام‌و و ولوو وارد بحث سرمایه‌گذاری و همکاری شد تا طرح‌هایی برای توسعه تأسیسات باتری در سوئد و حمایت از اهداف تولید برق در سوئد را به اجرا در آورد.
در اواخر سال 2021، Northvolt، تولید سلولی را در اولین گیگافکتوری خود آغاز کرد و به دنبال آن اخباری مبنی بر تأسیس کارخانه دوم در سوئد تا سال 2025 منتشر شد. تا مارس 2022، سومین گیگافکتوری، این بار در آلمان، راه‌اندازی شد.
لیگنین (یک پلیمر پیچیدهٔ ساخته شده از واحدهای مولکولی فنیلپروپان است که به شکل آمورف و مخلوط با هولوسلولزً در گیاهان به‌صورت لایه‌ای دور سلولز را فراگرفته است. بعد از سلولز لیگنین رایج‌ترین ترکیب در ساختار گیاهان چوبی و غیرچوبی است) یکی از اجزای کلیدی فناوری باتری Northvolt است. درختان از 20 تا 30 درصد لیگنین تشکیل شده‌اند و آن را به یکی از بزرگ‌ترین منابع تجدیدپذیر کربن روی زمین تبدیل می‌کند. طبق توافقات تجاری صورت‌گرفته، Stora Enso یک ماده آند مبتنی بر لیگنین با منبع پایدار به نام Lignode ارائه خواهد کرد و Northvolt از زیرساخت گیگافکتوری خود برای بهبود طراحی، توسعه فرایندهای تولید و مقیاس‌بندی فناوری برای پذیرش گسترده‌تر در بازار استفاده خواهد کرد.
باتری های مبتنی بر چوب چگونه کار می‌کند؟
طبق گفته Stora-Enso، یک باتری لیتیوم یونی از یک الکترود مثبت، یک کاتد و یک الکترود منفی به نام آند تشکیل شده است. هنگامی که یک باتری شارژ می‌شود، یون‌های لیتیوم در کاتد به داخل آند حرکت می‌کنند و به ذرات کربن متصل می‌شوند تا زمانی که باتری تخلیه شود.
مواد مورداستفاده در آند اغلب کربن گرافیتی است (کربن گرافیتی یک ماده کاملاً لایه‌ای است که می‌تواند زمان شارژ کندی داشته باشد). فناوری جدید Stora Enso، گرافیت مبتنی بر فسیل را با یک به‌اصطلاح «کربن سخت» که از لیگنین مشتق شده است، جایگزین می‌کند. ساختار بی‌نظم و باز کربن‌های سخت باعث می‌شود که آند در مقایسه با گرافیت سنتی سریع‌تر شارژ و تخلیه شود. همچنین امکان عملکرد بهتر در دماهای پایین‌تر را فراهم می‌آورد و بنابراین کمتر در معرض خطرات ایمنی در دماهای زیر صفر است. Lignode همچنین این اطمینان را داده است که فرایند تولید با کمترین میزان آسیب به طبیعت و بیشترین میزان بهره‌وری صورت پذیرد.
Stora-Enso از سال 2015 تولید صنعتی لیگنن را در سایت تولید خود در فنلاند انجام می‌دهد و ظرفیت فعلی تولید 50000 تن در سال را دارد.
ازآنجایی‌که تولیدکنندگان لوازم الکترونیکی و خودرو همچنان به دنبال فناوری‌های نوآورانه باتری هستند که عملکرد بهتری نسبت به نسل فعلی داشته باشند، شرکت‌هایی که بتوانند فناوری‌های مبتنی بر منابع طبیعی در دسترس و تجدیدپذیر را توسعه دهند، می‌توانند از حمایت‌های مادی و معنوی بسیار خوبی بهره‌مند شوند. به نظر می‌رسد باتری‌های مبتنی بر چوب بتوانند نقش مهمی در گذار جهان به سمت تولید انرژی پاک‌تر را ایفا کنند.
نظرات کاربران