خلال العقد الماضي، اكتسبت بطاريات الليثيوم شعبية بفضل أدائها المتفوق في التطبيقات المنزلية والصناعية. تعتبر الكثافة العالية للطاقة والقدرات الممتازة لتخزين الطاقة الكهربائية لهذه البطاريات العوامل الرئيسية في نجاحها. تعني الكثافة العالية للطاقة لبطاريات الليثيوم أنها يمكنها تخزين المزيد من الطاقة في حجم أصغر وباستهلاك أقل للمواد، مما يجعلها خيارًا شائعًا للمنتجات الصغيرة والقابلة للارتداء والمحمولة.
اللاعبون الرئيسيون في السوق العالمية لبطاريات الليثيوم
قيمة سوق صناعة بطاريات الليثيوم تبلغ حوالي 54.4 مليار دولار في عام 2023. مع زيادة الطلب على بطاريات الليثيوم، يتوقع الخبراء أن تنمو السوق بثبات بمعدل نمو سنوي مركب يبلغ حوالي 20.3% من عام 2024 إلى عام 2030. تعتبر صناعة السيارات العميل الرئيسي لبطاريات الليثيوم ولديها أكبر إمكانات للتطوير. بفضل تحسين أداء بطاريات الليثيوم وتقليل التكلفة، من المتوقع أن ينمو تسجيل المركبات الكهربائية (EVs) في جميع أنحاء العالم بشكل هائل.
تتصدر الولايات المتحدة السوق في هذا القطاع، مع زيادة مبيعات المركبات الكهربائية نتيجة للتشريعات المواتية ووجود عدد كبير من المشغلين الخاصين. بحلول عام 2030، من المتوقع أن تكون 64% من المركبات الخفيفة في الولايات المتحدة مدعومة ببطاريات الليثيوم. بين الشركات الرئيسية لتصنيع بطاريات الليثيوم، تحقق شركة Albemarle Corporation (ALB) أعلى أرباح وتمتلك قيمة سوقية تبلغ 18.1 مليار دولار. وتعتبر شركات رئيسية أخرى مثل LG Energy Solutions في كوريا الجنوبية، وشركة توشيبا اليابانية العملاقة الصناعية، وشركة Arcadium Lithium PLC من الرائدين العالميين في تطوير بطاريات الليثيوم.
موقف الصين في السوق العالمية لبطاريات الليثيوم
وفي الوقت نفسه، تحتل الشركات المصنعة للبطاريات الصينية موقعًا حيويًا في السوق العالمية لبطاريات الليثيوم. بفضل أكثر من عقد من الزمان، لا تقود الصين فقط العالم في القدرة الإنتاجية للبطاريات التشغيلية والمخططة، ولكنها أيضًا أكبر سوق للمركبات الكهربائية في العالم. على الرغم من انتهاء الدعم الحكومي والضغوط الاقتصادية في بداية عام 2023 والتي أبطأت إنتاج المركبات الكهربائية مؤقتًا، إلا أن مصنعي البطاريات يظلون واثقين من تطور السوق على المدى الطويل، حيث تم الإعلان عن 247 جيجاوات-ساعة (GWh) من القدرة الجديدة للبطارية في الربع الأول من عام 2023 وحده.
من المتوقع أن تتولى EVE Energy ما يقرب من نصف هذه القدرة الجديدة، ومن المتوقع أن تصبح ثاني أكبر شركة لتصنيع البطاريات في الصين بعد CATL في عام 2030، مع زيادة القدرة بنسبة تقترب من 500% من عام 2023. ستظل مواقع اللاعبين الرئيسيين مثل BYD، CALB Group و SVOLT Energy Technology دون تغيير خلال فترة التوقعات. بالإضافة إلى ذلك، ستكون لشركات مثل Sunwoda Electronic، Chuneng New Energy و Funing Technology إنتاج إجمالي للبطاريات يزيد عن 100 جيجاوات-ساعة في الصين بحلول عام 2030. التغييرات السريعة في صناعة تصنيع البطاريات في الصين تعني أن شركات رائدة جديدة قد تظهر في عام 2030.
التطورات في تكنولوجيا بطاريات الليثيوم والبطاريات الجديدة
تقدم التكنولوجيا في مجال بطاريات الليثيوم إلى منتجات أكثر كفاءة وقوة. تظهر بطاريات الليثيوم الجديدة كل شهر، وتهيمن حاليًا بطاريات الفوسفات الحديدية الليثيوم (LFP) على السوق. تعتبر الصين الشركة الرائدة في تصنيع بطاريات LFP، حيث تنتج 95% من بطاريات LFP المثبتة في جميع المركبات ذات الأغراض الخفيفة (LDVs) تقريبًا. في الوقت نفسه، يتم إنشاء سلسلة التوريد لبطاريات الصوديوم-أيون بدون ليثيوم، مع أكثر من 100 جيجاوات-ساعة (GWh) من القدرة الإنتاجية تعمل أساسًا أو تم الإعلان عنها في الصين. بفضل موقعها السائد في كيمياء بطاريات LFP، تنتج شركة Contemporary Amperex Technology Co.، Ltd. (CATL) الصينية معظم بطاريات الشاحنات. تجعل المتانة والتكلفة المنخفضة لبطاريات LFP منها البديل المفضل للبطاريات التقليدية من الليثيوم.
تصبح بطاريات الليثيوم الصلبة (ASSLBs) أيضًا شديدة الشعبية بسبب سلامتها الأعلى. يستخدم معظم الشركات المصنعة كهرليتات الكبريتيد ذات القدرة الأيونية العالية لتحقيق قدرات تشغيل فعالة. ومع ذلك، فإن التوصيل الإلكتروني الكبير لكهرليتات الكبريتيد (حوالي 10^-8 سم^-1) يعزز ترسيب الديندريتات الليثيومية مباشرة في جزيئات الكهرليت، مما يؤدي إلى مشاكل تفريغ الذات الشديدة.
قدم الباحثون مؤخرًا استراتيجية عزل الكتل الإلكترونية على حدود الحبيبات (GBEI) لمنع انتقال الإلكترونات عبر حدود الحبيبات. تتيح هذه الطريقة للخلايا المتناظرة بالليثيوم-الليثيوم أن تظهر عمر دورة 30 مرة أطول من تلك الخلايا الكبريتية الأصلية وتقلل معدل التفريغ الذاتي للخلايا الكاملة إلى ثلث القيمة الأصلية. تحتفظ خلايا Li-LiCoO2 ASSBs بسعة عالية بنسبة 80% بعد 650 دورة وتحافظ على أداء الدورة المستقر لأكثر من 2600 دورة عند كثافة تيار تبلغ 0.5 مللي أمبير سم-2.
من المتوقع أن تشكل الابتكارات المستقبلية شكل مستقبل بطاريات الليثيوم، مع دمج مواد جديدة دورًا حيويًا في زيادة كثافة الطاقة وتقليل تكاليف المواد الخام، مما يقلل من تكلفة الخلايا وحزم البطارية. من بينها، تعتبر الكيمياء الكهربائية الجديدة الأكثر أهمية. هذه التركيبات ضرورية لتطوير مواد سالبة ومواد نشطة إيجابية لبطاريات الليثيوم من الجيل القادم.
في مجال كيمياء البطارية، أصبحت كيمياء بطاريات الليثيوم النيكل المنجنيز الكوبالت (NMC) الرائدة في السوق بسبب سعتها الطاقوية المتفوقة، خاصة من حيث المدى الذي يمكن القيادة إليه، مما يجعلها أكثر جاذبية مقارنة ببطاريات الفوسفات الحديدية الليثيومية ذات التكلفة المنخفضة والأكثر أمانًا. على الرغم من أن كثافة الطاقة هي عامل رئيسي في اختيار البطارية، إلا أن استخدام تقنية LFP في الصين خالي من رسوم البراءات حتى عام 2022، مما يؤثر أيضًا على قبول السوق لتقنية LFP.
من المتوقع أن تحتل بطاريات NMC حصة سوق عالمية تزيد قليلاً عن نصفها في عام 2023، وحصة سوق تقارب 70% في أوروبا، ومن المتوقع أن تزيد إلى 77.2% بحلول عام 2030. على النقيض، ستحتل بطاريات LFP حصة سوق تبلغ 5.2% فقط في أوروبا في عام 2023، ومن المتوقع أن تنخفض إلى 0.5% بنهاية فترة التوقعات. في السوق الأمريكي، من المتوقع أن تحتل بطاريات LFP حصة سوق تبلغ 20% بحلول عام 2030، بينما ستمثل بطاريات NMC 50.2% وستمثل الأصناف التي تحتوي على الألومنيوم 15.3%.
على الرغم من امتلاك أوروبا والولايات المتحدة احتياطيات محدودة من الموارد المعدنية الحرجة، إلا أن نمو حصة سوق بطاريات NMC لا يزال ملحوظًا. تتم تعدين موارد الكوبالت والنيكل المستخدمة في بطاريات NMC بشكل كبير في جمهورية الكونغو الديمقراطية وإندونيسيا. حاليًا، يتم معالجة معظم المواد إلى مركبات عالية الجودة للبطاريات وأقطاب البطارية الإيجابية في الصين. على الرغم من أن الولايات المتحدة والاتحاد الأوروبي قد أصدروا قوانين ذات صلة لضمان أمان الإمداد وإعادة تدوير المعادن الاستراتيجية، إلا أنه سيكون عملية طويلة لإنشاء سلسلة إمداد كاملة من المناجم إلى مرافق إعادة التدوير.
