ساخت قطعات باتری در استرالیا: دو فرصت نزدیک‌تر به تولید

CSIRO دو قطعه را برای بررسی بیشتر پیشنهاد می‌کند: محفظه آلومینیومی سلول باتری و ورق بسیار نازک مسی. استرالیا بخشی از مواد و مهارت‌های لازم را دارد، اما هنوز نه کارخانه‌ای برای تولید این قطعات اعلام شده و نه هزینه و بازار آن‌ها به‌طور کامل روشن است.

تصویرسازی مفهومی از دو متخصص در کارگاهی در استرالیا، کنار محفظه آلومینیومی سلول باتری و حلقه‌ای از ورق بسیار نازک مسی
فهرست مطالب

استرالیا مواد اولیه زیادی برای باتری دارد، اما بیرون آوردن مواد از معدن به‌تنهایی سهم بزرگی از ارزش این صنعت را نصیب کشور نمی‌کند. گزارش تازه سازمان پژوهشی CSIRO، دو قطعه را برای بررسی بیشتر پیشنهاد می‌کند: محفظه آلومینیومی سلول باتری و ورق بسیار نازک مسی که جریان برق را در سلول جابه‌جا می‌کند. اگر تولید این قطعات در استرالیا عملی و به‌صرفه از کار دربیاید، می‌تواند بخشی از زنجیره تولید باتری را به داخل کشور بیاورد.

CSIRO، یا سازمان پژوهشی علمی و صنعتی استرالیا، این دو گزینه را به این دلیل برگزیده که کشور مواد اولیه و بخشی از مهارت‌های لازم برای ساخت آن‌ها را دارد. بااین‌حال، این پیشنهاد به معنای تصمیم برای ساخت کارخانه نیست. هنوز باید بررسی شود که آیا تولیدکننده‌ای می‌تواند قطعات را با کیفیت و قیمتی عرضه کند که مشتریان بپذیرند یا نه.

راهبرد ملی باتری این مسئله را در چارچوبی گسترده‌تر می‌بیند. برای آن‌که استرالیا سهم بیشتری از ارزش اقتصادی باتری‌ها داشته باشد، باید در کنار استخراج و پالایش، تولید، آموزش نیروی کار، بازیافت و پیوند با زنجیره‌های جهانی را هم گسترش دهد.

دو قطعه کوچک در دل سلول باتری

برای فهمیدن نقش این دو قطعه، اول باید دانست سلول باتری چیست: سلول، واحدی است که انرژی را در خود ذخیره می‌کند و با جریان برق کار می‌کند. چند سلول در کنار هم می‌توانند بخشی از یک باتری بزرگ‌تر را بسازند.

هر سلول منشوری در یک محفظه فلزی نازک جا می‌گیرد. این محفظه باید سبک باشد، فشار و ضربه را تاب بیاورد و با مواد شیمیایی درون سلول واکنش نامناسب ندهد. در گزارش، CSIRO بررسی کرده است که آیا می‌توان چنین محفظه‌ای را از قطعه‌ای آلومینیومی به نام «اسلاگ» ساخت. در روش مورد بررسی، فشار زیاد فلز را به شکل محفظه درمی‌آورد.

قطعه دوم، ورقی بسیار نازک از فلز رساناست. این ورق جریان الکتریکی را میان مواد درون سلول و مدار بیرونی جابه‌جا می‌کند و به آن «جمع‌کننده جریان» می‌گویند. معمولاً در سمت آند از مس و در سمت کاتد از آلومینیوم استفاده می‌شود. اعلام CSIRO می‌گوید ورق مسی معمولاً حدود ۶ میکرون ضخامت دارد؛ یعنی نزدیک به یک‌دهم ضخامت موی انسان.

یکی از روش‌های تولید این ورق، نشاندن مس از محلول روی سطحی چرخان و جداکردن آن به‌شکل ورقی بسیار نازک است. به این روش «رسوب‌دهی الکترولیتی» می‌گویند. ماده اولیه می‌تواند مس کاتدی تازه یا مس بازیافتی مناسب باشد، به شرط آن‌که به خلوص و کیفیت لازم برای باتری برسد.

چرا این دو مسیر به توان صنعتی استرالیا نزدیک‌اند؟

ساخت محفظه آلومینیومی با بخشی از صنعت موجود استرالیا هم‌خوانی دارد: کشور آلومینیوم تولید می‌کند و تجربه شکل‌دادن فلز در حجم بالا را دارد. شرکت جیمزترانگ پکیجینگ (Jamestrong Packaging) در تاری (Taree)، نیوساوت‌ولز، از سال ۲۰۲۵ قطعه‌های آلومینیومی لازم برای ساخت قوطی اسپری تولید می‌کند. از دیدگاه CSIRO، این قطعه‌ها و تجربه شکل‌دهی فلز می‌توانند نقطه شروعی برای آزمایش ساخت محفظه باتری باشند. البته گزارش می‌گوید تولید فعلی این خط احتمالاً به صنعت قوطی اسپری اختصاص دارد و ساخت محفظه باتری به خط تولید دیگری نیاز خواهد داشت.

برای ورق مسی هم برخی توانایی‌های لازم در کشور وجود دارد. استرالیا مس مناسب برای کاربردهای الکتریکی تولید می‌کند و در سه سایت صنعتی، مس را با روش‌هایی مانند الکتروپالایش یا الکترووینینگ به دست می‌آورد. این کارها همانند ساخت ورق باتری نیستند، اما بخشی از مهارت‌های لازم، از جمله کنترل محلول و کار با تجهیزات الکتروشیمیایی، در آن‌ها به‌کار می‌رود. خط تولید ورق مسی را هم می‌توان با افزودن تجهیزات و سلول‌های بیشتر به‌تدریج گسترش داد، نه این‌که از روز اول کارخانه‌ای بسیار بزرگ ساخت.

این دو گزینه نیازی به تولید ورق آلومینیومی بسیار نازک با روش نورد ندارند. به‌گفته گزارش، استرالیا از سال ۲۰۱۴ تا ۲۰۲۵ ورق آلومینیومی نوردشده تولید نمی‌کرد و تولید فویل آلومینیومی هم هنوز از سر گرفته نشده است. ورق مسی مخصوص باتری نیز در داخل کشور ساخته نمی‌شود. راه‌اندازی دوباره نورد در مقیاس تجاری سرمایه زیادی می‌خواهد و شاید تقاضای داخلی باتری برای پُر کردن ظرفیت یک کارخانه کافی نباشد. ساخت محفظه از قطعه آلومینیومی و تولید ورق مسی با رسوب‌دهی، این نیاز به نورد فویل نازک را کنار می‌گذارند.

ساختن قطعه ممکن است، اما تولید اقتصادی هنوز ثابت نشده است

گزارش CSIRO نه توصیه نهایی برای سرمایه‌گذاری است و نه خبر ساخت کارخانه. این گزارش دو گزینه را برای بررسی بیشتر انتخاب کرده است. امکان ساخت یک قطعه با این‌که بتوان آن را با قیمت رقابتی تولید و فروخت، دو مسئله جداگانه‌اند.

برای محفظه آلومینیومی، خط تولید باید خودکار و سریع باشد و قطعه‌هایی با اندازه دقیق، آب‌بندی مناسب و ایمنی لازم بسازد. همچنین محفظه نباید با مواد شیمیایی درون سلول ناسازگار باشد. گزارش هزینه یک خط اضافه برای تولید قطعه‌های آلومینیومی اولیه را حدود ۶ تا ۸ میلیون دلار استرالیا برآورد می‌کند. این رقم مربوط به واحد تولید اسلاگ جیمزترانگ است، نه هزینه کامل کارخانه ساخت محفظه باتری. هزینه تجهیزات ساخت محفظه، کنترل کیفیت، انرژی، نیروی متخصص و تولید در مقیاس مناسب باید جداگانه برآورد شود.

برای ورق مسی هم تنها نازک‌بودن کافی نیست. سطح ورق باید یکنواخت باشد، ورق استحکام و پاکی لازم را داشته باشد و هنگام پوشش‌دادن آن در کارخانه سازنده سلول به‌خوبی عمل کند. پیش از سرمایه‌گذاری، تولیدکننده در استرالیا باید از مشتری مشخصات فنی بگیرد، نمونه بسازد و آزمایش کند و درباره خرید محصول به توافق برسد. اگر خریدار بلندمدتی پیدا نشود، ممکن است خط تولید ظرفیت خالی داشته باشد و هزینه هر قطعه بالا بماند، حتی اگر ساخت آن از نظر فنی ممکن باشد.

چه چیزی می‌تواند پیشنهاد را به تولید نزدیک کند؟

نخست، باید مشتری واقعی‌ای پیدا شود: برای نمونه، سازنده سلول یا باتری‌ای که مشخصات فنی مورد نیازش را اعلام کند، نمونه‌ها را بیازماید و درباره خرید مذاکره کند. دوم، باید مطالعه‌ای منتشر شود که هزینه کامل کارخانه، بهای انرژی، حجم تولید و بازار صادراتی را کنار هم بسنجد. سوم، قطعه باید آزمایش و تأیید شود تا روشن شود در یک محصول واقعی، استانداردهای ایمنی را برآورده می‌کند.

مهندسان، دانشجویان و کسب‌وکارهای این حوزه می‌توانند در وبینار رایگان CSIRO شرکت کنند. این برنامه روز سه‌شنبه ۲۴ نوامبر، از ساعت ۱۲:۳۰ تا ۱۳:۳۰ به وقت تابستانی شرق استرالیا (AEDT)، ۱۱:۳۰ تا ۱۲:۳۰ به وقت استاندارد شرق (AEST) و ۹:۳۰ تا ۱۰:۳۰ به وقت غرب استرالیا (AWST) برگزار می‌شود و از مایکروسافت تیمز پخش خواهد شد. موضوع گفت‌وگو، رساندن پژوهش به تولید، آزمایش و ایمنی باتری است؛ شرکت‌کنندگان می‌توانند پرسش‌هایشان را هم از پیش بفرستند.

استرالیا بخشی از مواد اولیه و مهارت‌های لازم برای ساخت این دو قطعه را دارد. اما تا وقتی مشتری، کیفیت محصول و هزینه تولید در مقیاس تجاری روشن نشده، این فرصت پیشنهادی است، نه کارخانه‌ای که کارش را آغاز کرده باشد.

واژه‌آموزی

کلمات انگلیسی این مطلب را یاد بگیر
manufacturing/ˌmænjuˈfæktʃərɪŋ/Latin: manus (hand) + factura (a making)
معنی
تولید صنعتی؛ ساخت کالا در مقیاس بالا از مواد اولیه و قطعات
کاربرد
در خبرهای اقتصادی و صنعتی برای تولید کالا در مقیاس تجاری به‌کار می‌رود.
مثال
Australia is assessing new opportunities in battery manufacturing.
supply chain/səˈplaɪ tʃeɪn/Old French: soupleer (to provide) + chaine (chain)
معنی
زنجیره تأمین؛ مسیر رساندن مواد و قطعات به تولیدکننده و سپس محصول به مشتری
کاربرد
در تجارت و سیاست صنعتی برای توضیح ارتباط میان تأمین‌کنندگان، تولیدکنندگان و مشتریان به‌کار می‌رود.
مثال
A resilient supply chain needs reliable suppliers and customers.
current collector/ˈkʌrənt kəˌlektər/Latin: currere (to run) + colligere (to gather)
معنی
جمع‌کننده جریان؛ ورق رسانایی که جریان الکتریکی را در سلول باتری جابه‌جا می‌کند
کاربرد
اصطلاحی فنی در مهندسی باتری است. در سلول باتری، ورق مسی معمولاً جریان را از سمت آند جمع می‌کند.
مثال
Copper foil acts as the current collector at the anode.
extrusion/ɪkˈstruːʒən/Latin: extrudere (to thrust or press out)
معنی
شکل‌دهی با فشار؛ راندن ماده از درون قالب برای ساخت قطعه‌ای با شکل معین
کاربرد
در مهندسی تولید برای توضیح روش ساخت قطعات فلزی یا پلیمری به‌کار می‌رود.
مثال
Impact extrusion can form a thin aluminium cell case from a metal slug.

اعتبار تصاویر

  • NavaRooz — NavaRooz — original (تصویر اصلی)

منابع