تكنولوجيا بطاريات الجرافين والألمنيوم أيون من GMG تحقق إنجاز الشحن الكامل في 6 دقائق

برزبين، أستراليا — أعلنت مجموعة تصنيع الجرافين المحدودة (TSXV: GMG) (OTCQX: GMGMF) عن تقدم كبير في مسيرة تطوير البطاريات، مما يضع تقنية بطارية الجرافين الألومنيوم-أيون من الجيل التالي (G+AI) في مرحلة حاسمة. تم تطويرها بالتعاون مع جامعة كوينزلاند بموجب اتفاقية تطوير مشتركة مع ريو تينتو وبدعم من مركز ابتكار البطاريات في إنديانا، تظهر بطارية GMG الآن خصائص أداء تنافس بطاريات أكسيد الليثيوم تيتانات عالية الجودة — مع الحفاظ على تكلفة إنتاج أقل بشكل كبير.

الاختراق في الأداء: ما الذي يميز هذه البطارية

حقق النموذج الأولي الأخير لبطارية GMG G+AI قدرة شحن ملحوظة تغير بشكل أساسي الحديث حول تخزين الطاقة. توفر البطارية شحنة كاملة في حوالي 6 دقائق — وهو إنجاز يوازيه حاليًا خلايا LTO عالية القدرة والمتخصصة التي تتطلب أسعارًا تصل إلى 1500 دولار أمريكي لكل كيلوواط ساعة. ومع ذلك، يمكن تصنيع تقنية GMG بتكاليف مماثلة للبطاريات الليثيوم-أيونية القياسية، مما يخلق قصة اقتصادية جذابة للمصنعين ومشغلي الأساطيل.

تُظهر بيانات الاختبار الحالية، التي تم التحقق منها بواسطة مختبرات طرف ثالث، أن البطارية تحقق:

• كثافة طاقة 58 واط ساعة/كجم عند الشحن خلال ساعة واحدة
• كثافة طاقة 26 واط ساعة/كجم عند الشحن خلال 6 دقائق
• استعادة سعة بنسبة 62% خلال 3.2 دقائق فقط أثناء الشحن السريع
• جهد اسمي يقارب 3.0 فولت
• أداء مستقر عبر مئات من دورات الشحن السريع دون تدهور كبير

تُهم هذه المواصفات لأنها لا يمكن لبطاريات الليثيوم-نيكل-منغنيز-كوبالت التقليدية (LNMC) وبطاريات فوسفات الحديد الليثيوم (LFP) تحمل معدلات شحن مستمرة بسرعة 10C (سرعة الشحن خلال 6 دقائق). تم تصميم خلايا الليثيوم التجارية القياسية للشحن خلال ساعة واحدة على الأكثر، مع حاجة العديد منها إلى ساعتين أو أكثر.

الابتكار التقني: مواد جديدة، كيمياء جديدة

يعتمد الاختراق على ثلاثة ابتكارات تقنية أساسية. طورت GMG إلكتروليت هجين مملوك يخرج عن الكيمياء التقليدية لبطاريات الألمنيوم — فهو خالٍ من الكلوريد وغير تآكل، مما يعالج تحديًا طويل الأمد كان يحد من تطوير بطاريات الألمنيوم.

يمثل هيكل الكاثود والأنود هندسة جديدة تمامًا. كلاهما يستخدم ركيزة من رقائق الألمنيوم بدلاً من النحاس، مما يوفر مزايا كبيرة في الوزن والتكلفة، مع تمكين أداء الشحن السريع المستقر الذي لوحظ في الاختبارات. لا تحتوي بطارية GMG على ليثيوم ولا نحاس في بنيتها الأساسية، مما يقلل الاعتماد على المعادن الحيوية والمواد التي تتطلب تعدينًا مكثفًا.

معًا، تخلق هذه الابتكارات ما تصفه GMG بأنه “تقنية بطارية الشحن السريع من الجيل التالي غير المتوفرة حاليًا في العالم.”

سياق السوق: مقارنة بطارية LTO

لفهم أهمية إنجاز GMG، يوفر سوق بطاريات LTO سياقًا أساسيًا. تتطلب بطاريات LTO حاليًا سوقًا عالميًا بقيمة 5.6 مليار دولار أمريكي بحلول 2025، مع نمو متوقع بنسبة 10% سنويًا، ليصل إلى حوالي 9.0 مليار دولار بحلول 2030. تشمل الشركات المصنعة الكبرى توشيبا، غري، ميكروفاست، وCATL.

يعكس التقييم المميز لـ LTO قدراتها التقنية الحقيقية: 80% من الشحن في 6 دقائق، كثافة طاقة تتراوح بين 50-80 واط ساعة/كجم، عمر دورة استثنائي (70% من الأداء يُحافظ عليه لأكثر من 20,000 دورة)، وسلامة غير منقوصة في التطبيقات الصعبة. لقد حدّ السعر المرتفع من اعتماد LTO على التطبيقات التي تبرر فيها الشحن السريع أو الاعتمادية القصوى النفقات.

بطارية GMG تظهر أداء شحن سريع مماثلًا مع وعد بتكلفة أقل بشكل كبير. تتوقع الإدارة أنه مع مزيد من التطوير، يمكن أن تصل البطارية في النهاية إلى أكثر من 150 واط ساعة/كجم عند شحن خلال ساعة، وتجاوز 75 واط ساعة/كجم عند معدلات شحن خلال 6 دقائق.

أين تخلق هذه التقنية فرص السوق

تمثل التطبيقات التي تدفع طلب LTO اليوم الأسواق المستهدفة المباشرة لبطاريات GMG. في أساطيل المركبات التجارية — خاصة الحافلات الكهربائية، مركبات جمع النفايات، وعمليات النقل — يقلل الشحن السريع بشكل كبير من متطلبات حجم الأسطول. يمكن لسلطات النقل تحقيق أهداف تكرار الرحلات مع عدد أقل من المركبات عندما تقبل أنظمة البطاريات عمليات شحن عالية القدرة متكررة خلال توقفات قصيرة.

يدعم الدعم الحكومي هذا الاتجاه بشكل أسرع. تمنح برامج منح الحافلات منخفضة الانبعاثات في الولايات المتحدة أكثر من 1.5 مليار دولار سنويًا مع متطلبات واضحة لقدرة الشحن السريع. تدفع برامج الدعم الصينية تعويضات تصل إلى CNY 80,000 (حوالي 11,396 دولار أمريكي) لكل حافلة طاقة جديدة، مما يعزز الانتشار السريع عبر المدن الإقليمية.

إلى جانب النقل، تتناول بطاريات GMG قطاعات رأسية متعددة: أنظمة تخزين الشبكة الثابتة التي تؤدي إلى تنظيم التردد وتقليل الذروة، الروبوتات الصناعية باستخدام رافعات يدوية مستمرة، تطبيقات الفضاء والدفاع التي تعمل من -40°C إلى +60°C، ومحطات استبدال البطاريات التي تتطلب دورات سريعة جدًا. أكدت شركة CATL خططها لتركيب 1000 محطة استبدال في 2025 و30,000-40,000 محطة بحلول 2030، كل منها يتطلب حزم بطاريات تتحمل آلاف عمليات التبادل السريع.

تشمل التطبيقات الإضافية السيارات الهجينة والكهربائية التي تستفيد من فوائد الكبح التجديدي، منصات استبدال البطاريات خلال 5 دقائق لأساطيل خدمات الركوب، أدوات البناء اللاسلكية، المركبات الأرضية الذاتية القيادة، المعدات الطبية، وحتى بدائل بطاريات البداية 12V لأنظمة الرصاص الحمضي.

جاهزية التقنية وخطة التطوير الزمنية

تعمل بطارية GMG G+AI حاليًا على مستوى جاهزية تقنية البطارية 4، مما يعني أن التقنية تتجه من إثبات المختبر الأساسي نحو تطوير النموذج الأولي. من خلال التعاون مع مركز ابتكار البطاريات، تتوقع GMG التقدم إلى مستويات BTRL 7 و8، مع توافق معدات وعمليات التصنيع المطلوبة لبطاريات G+AI مع البنية التحتية المعتمدة لإنتاج الليثيوم-أيوني.

نشرت الشركة خارطة طريق للتطوير تستهدف اختبار العملاء بداية من 2026، تليها إنتاج تجاري صغير في 2027 بدعم من شركاء متنوعين بما في ذلك مركز ابتكار البطاريات.

لماذا تهم الكيمياء: السلامة ودمج الأنظمة

واحدة من المزايا التي غالبًا ما تُغفل من تقنية GMG تكمن في خصائصها الحرارية. تم تصميم البطارية للعمل بأمان بدون ليثيوم — مما يلغي خطر الانفجار الحراري الذي يحدد بروتوكولات سلامة الليثيوم-أيوني. تعتقد GMG أن البطارية ربما لن تتطلب أنظمة إدارة حرارية مخصصة، على عكس تقريبًا كل حزمة بطاريات ليثيوم-أيوني مصنّعة حاليًا.

يغير هذا من فيزياء تصميم حزم البطاريات. تخطط GMG لاستخدام حاويات من البلاستيك بدلاً من الأغطية المعدنية، مما يقلل الوزن والتكلفة وتعقيد التصنيع، مع زيادة كثافة الطاقة النسبية للحزمة الكاملة. توجد الأغطية المعدنية في بطاريات الليثيوم-أيوني أساسًا لإدارة الحرارة ومقاومة الحريق — وظائف قد تكون غير ضرورية لكيمياء GMG.

الاعتراف الصناعي وتيرة الشراكات

علق بوب غاليين، الذي كان كبير مسؤولي التكنولوجيا في CATL والآن مدير غير تنفيذي في GMG، على التطور قائلاً: “على مدى خمسة عقود تقريبًا في صناعة البطاريات، نادرًا ما رأيت تقنية ذات إمكانات مدمرة مثل بطارية الجرافين الألومنيوم-أيون من الجيل التالي التي تطورها GMG. مع إمكانية الشحن من فارغ إلى كامل خلال حوالي ست دقائق، تغير هذه الكيمياء بشكل جذري كيف يمكن للمصممين التفكير في المركبات الكهربائية، والإلكترونيات الاستهلاكية، والتخزين الثابت.”

وأكد غاليين أن التقنية تمثل منصة جديدة وليست تحسينًا تدريجيًا: “هذه ليست تعديلًا تدريجيًا للخلايا الحالية — إنها منصة جديدة يمكن أن تفتح أسواقًا وحالات استخدام كانت غير اقتصادية أو غير عملية سابقًا.”

وصف كريج نيكول، المدير العام والرئيس التنفيذي لـ GMG، نهج الفريق: “لقد أعاد بناء هذه البطارية في سباقات أسبوعية من الأساس وطورنا كاثود، وأنود، وإلكتروليت معقدة تمامًا. هذا سيقدم تقنية بطارية الشحن السريع من الجيل التالي التي لا تتوفر حاليًا في العالم.”

عبّرت شركات عالمية عبر قطاعات متعددة عن اهتمامها بشكل سري بالتعاون، وفقًا لإفصاحات الإدارة.

السياق الأوسع: تصنيع الجرافين على نطاق واسع

تكمن كفاءة GMG الأساسية في تكنولوجيا إنتاج الجرافين المملوكة لها. تقوم الشركة بتحليل الغاز الطبيعي إلى مكوناته — الكربون (جرافين)، الهيدروجين، وغازات الهيدروكربون المتبقية — باستخدام عملية إنتاج داخلية. ينتج عن ذلك جرافين عالي الجودة وقابل للتوسع وقليل التلوث مناسبًا لتطبيقات متعددة.

إلى جانب البطاريات، قامت GMG بتسويق تطبيقات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء المعززة بالجرافين، والتي يتم تكييفها الآن لمشتتات الحرارة الإلكترونية، ومعدات العمليات الصناعية، وتطبيقات مراكز البيانات. كما تنتج الشركة إضافات تزييت بالجرافين تركز على كفاءة الوقود في محركات الديزل.

التطلعات المستقبلية: التوسع والتسويق

تعتقد الشركة أنها تستطيع الالتزام بجدولها الزمني للتطوير على الرغم من التحديات الهندسية الكبيرة المقبلة. يمثل تحسين تركيب الكاثود، والأنود، والإلكتروليت، بالإضافة إلى تقليل وزن المكونات، الطريق لتحقيق أهداف الأداء التي وضعتها الإدارة.

يرى المراقبون أن نجاح التسويق سيعالج فجوة سوق حقيقية. سوق بطاريات LTO المميزة يحقق إيرادات كبيرة لكنه يظل محدودًا بسبب قيود التكاليف. يمكن لبديل أقل تكلفة يوفر أداء شحن سريع مكافئ أن يسيطر على حصة سوقية كبيرة عبر المركبات التجارية، وتخزين الشبكة، والتطبيقات الخاصة التي تعتبر غير اقتصادية مع بطاريات LTO حاليًا.

تصل المعالم الرئيسية التالية في 2026 مع اختبار العملاء والتحقق، تليها بداية الإنتاج التجاري المبكر في 2027.