باتری‌ها یکی از مهم‌ترین فناوری‌های ذخیره‌سازی انرژی هستند. ذخیره سازی انرژی از گذشته یکی از چالش‌های اصلی حوزه انرژی بوده است که با ورود جهان به دوره گذار از منابع فسیلی به منابع پاک و تجدیدپذیر اهمیت مضاعفی پیدا کرده است. باتری‌های پیشرفته که در حال حاضر بیشتر با نماد باتری‌های لیتیومی شناخته می‌شوند، مهمترین فناوری توسعه یافته ذخیره‌سازی انرژی هستند که نسبت به سایر فناوری‌ها سهم بیشتری از فعالیت‌های تحقیق و توسعه و نیز بازار فناوری را در اختیار دارند. باتری‌های لیتیم یون، نسل جدیدی از باتری‌ها هستند که در حال حاضر در محصولات وسیعی چون موبایل، تبلت و لپتاپ، ابزار آلت شارژی، ذخیره‌سازهای انرژی خورشیدی و ... مورد استفاده قرار می‌گیرد. این باتری‌ها به دلیل ظرفیت بالای انرژی و در عین حال وزن پایین آن، در محصولاتی که این دو موضوع در آنها اهمیت بالایی دارد، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

فعالیت‌های بنیادی بر روی باتری‌های لیتیومی از دهه 1970 آغاز شده است. در دهه 1980 پیشرفت‌های قابل توجهی در توسعه این باتری‌ها به دست آمد. در سال 1991 اولین باتری لیتیومی تجاری معرفی و مورد استفاده قرار گرفت. با این حال مهمترین دستاوردها در حوزه افزایش عملکرد فنی همزمان با کاهش قابل توجه قیمت باتری های لیتیومی در دهه منتهی به 2020 به دست آمده است.

اهمیت و تأثیرگذاری فناوری

مجموع حجم بازار جهانی باتری‌های لیتیومی اولیه و ثانویه در سال 2015 در سطح عمده فروشی 10/6 میلیارد دلار بوده است که این مقدار نسبت به حجم بازار این محصول در سال 2010 حدود 5/9 میلیارد دلار بیشتر است. بازار جهانی کل انواع مختلف باتری‌های لیتیومی در سال 2017 حدود 30/2 میلیارد دلار بوده است.

برای سال 2025 پیش‌بینی می‌شود بازار باتری‌های لیتیومی که بیش از نیمی آن به خودروهای برقی اختصاص خواهد داشت، به 100/4  میلیارد دلار خواهد رسید.

وضعیت فعلی فناوری

با توجه به رصد اخبار و گزارش‌های مختلف، یک رویکرد اصلی در زمینه باتری‌های لیتیوم یون پیشرفته، کاهش سهم کبالت در کاتد به علت هزینه بالای آن است. به همین دلیل کاتدهای با کبالت پایین یا فاقد کبالت از اهمیتی خاصی برخوردار هستند که بایستی تولیدکنندگان جدید باتری بدان توجه کنند.

در زمینه باتری‌های پسا-لیتیوم‌یون نیز پیشرفت‌های قابل توجهی صورت گرفته است و مهم‌ترین آن‌ها شامل جایگزینی آند گرافیتی با سیلیکون یا فلز لیتیوم، جایگزینی کاتد فعلی با سولفور و جایگزینی الکترولیت مایع با الکترولیت جامد می‌شود.

باتری‌های سیلیکونی و لیتیوم فلز دارای پیشرفت‌های قابل توجهی بوده‌اند و برخی محصولات با ویژگی‌های برجسته از جمله ظرفیت بیشتر، زمان شارژ سریع‌تر و عمر مطلوب از باتری‌های سیلیکونی و لیتیوم فلز ساخته شده که در حال حاضر برخی از آن‌ها قابلیت استفاده در خودروی الکتریکی را دارند. به نظر می‌رسد در دهه فعلی، باتری سیلیکونی بیش از دیگر انواع باتری مورد توجه شرکت‌ها قرار گرفته و سهم قابل توجهی از بازار باتری را به خود اختصاص دهد. به همین دلیل لازم است تا به صورت ویژه بر روی باتری سیلیکونی متمرکز شد.

در زمینه باتری‌های لیتیوم-سولفور اگرچه نمونه‌های کوچکی با عمر و عملکرد بالا ساخته شده است اما در ابعاد بزرگتر برای استفاده در خودروی الکتریکی همچنان با چالش عمر قابل قبول روبرو هستند.

در زمینه باتری‌های حالت جامد نیز اگرچه نمونه‌های جدید با عملکردهای بالا از جمله ظرفیت بالا و قابلیت کاربرد در دماهای مختلف توسط برخی شرکت‌ها و محققان رونمایی شده اما به اعتقاد بسیاری از کارشناسان چالش اصلی این نوع باتری‌ها در عدم وجود یک فرآیند اقتصادی به صرفه در تولید این نوع از باتری‌ها می‌باشد و بعید است این نمونه‌ها حداقل تا یک دهه آتی تجاری شوند.

بررسی دستیابی ایران به این فناوری در افق 10 ساله

گسترش کاربرد وسایل نقلیه برقی در سال‌های اخیر که فراتر از پیش‌بینی‌های انجام شده بود، یکی از عواملی است که با توسعه باتری‌های لیتیومی دارای اثرات متقابل هستند. به طوری که پیشرفت‌های فنی و اقتصادی به دست آمده در فناوری باتری، موجب سرعت گرفتن برنامه‌ها و سیاست‌های کشورهای مختلف در زمینه برقی‌سازی حمل و نقل شده و از سمت مقابل این سیاست‌های جاه‌طلبانه موجب افزایش سرمایه‌گذاری در زمینه باتری شده است.

توجه کشورها به موضوع باتری چنان اهمیت یافته که قریب به اتفاق کشورهای توسعه یافته به دنبال دستیابی به فناوری باتری و تولید آن به صورت بومی هستند. مثال روشن در این زمینه، تلاش اتحادیه اروپا برای جبران عقب ماندگی نسبت به چین، کره و ژاپن است.

به نظر می رسد از دیدگاه ملی، نیاز به تدوین راهبرد کلان کشور برای دستیابی و بومی سازی این فناوری وجود دارد. اهمیت موضوع از این منظر مضاعف است که سرعت تحولات فنی و اقتصادی در فناوری باتری چنان زیاد است که بدون داشتن یک مدل بومی بر اساس مزیت‌های نسبی که حضور مستمر صنایع باتری کشور را در زنجیره ارزش جهانی این فناوری تضمین نماید، پیشرفت پایداری رخ نخواهد داد.