تصميم للتصنيع – أخبار إلكترونيات القوى
“بالنسبة لي ، الأفكار لا تساوي شيئًا ما لم يتم تنفيذها. (…) التنفيذ يساوي الملايين ، “قال رئيسي السابق ، الرئيس التنفيذي لشركة Apple ، ستيف جوبز ، ذات مرة. اليوم ، يعد التنفيذ أكبر عقبة أمام البطاريات الأفضل التي نحتاجها بشدة لتشغيل اقتصاد كهربائي. هناك العديد من تقنيات البطاريات الجديدة ؛ قلة قليلة هي التي ستثبت أنها تحول. نجاحهم يعتمد على قابلية التصنيع.
لقد كنت أصنع البطاريات منذ 25 عامًا. لقد كنت مسؤولاً عن إنتاج أكثر من مليار وحدة. لقد أشرفت على المئات من خطوط تصنيع البطاريات من الإصدارات الجديدة إلى الإنتاج الضخم.
كنت المدير التنفيذي لعمليات البطارية في Apple ، وكنت مسؤولاً عن الإشراف على إنتاج ملايين البطاريات يوميًا. لقد شاهدت عدة عمليات سحب لملايين الهواتف الذكية لأحد المنافسين بسبب ارتفاع درجة حرارة البطاريات وانفجارها. أتذكر بوضوح كيف خسر هذا المنافس 26 مليار دولار من القيمة السوقية بين عشية وضحاها. كخبير في مجال البطاريات ، كنت أعلم أن مثل هذه الكارثة يمكن أن تحدث لأي شركة متعددة الجنسيات تستخدم بطاريات ليثيوم أيون ذات إلكتروليت غير آمن بطبيعته.
قررت أن أركز جهودي على إيجاد بطارية عالية الطاقة وآمنة. في تلك المهمة ، انجذبت إلى بطاريات الحالة الصلبة. لا تحتوي هذه البطاريات على سوائل يمكن أن تنفجر. إن كيميائها الأكثر استقرارًا هي أكثر أمانًا وتمكّن أقطابًا كهربائية أفضل من توفير كثافة طاقة أعلى. من واقع خبرتي في تقييم تقنيات البطاريات واختيارها لشركة Apple ، فإن هذه السمات هي مزيج ناجح. تتمتع بطاريات الحالة الصلبة بإمكانية تحويل جميع قطاعات السوق للكهرباء.
سافرت حول العالم لزيارة الشركات الناشئة التي تعمل بالبطاريات الصلبة. في كثير من الحالات ، تتفوق النماذج الأولية التي تم إنتاجها في المختبر بشكل كبير على بطاريات الليثيوم أيون التقليدية. لقد أثارت هذه الشركات العملاء المحتملين والمستثمرين الذين قاموا بجمع مليارات الدولارات لتقديم تقنياتهم إلى السوق.
ومع ذلك ، على الرغم من هذه الاستثمارات الضخمة التي تتدفق من مصادر خاصة وعامة ، لم يتم بعد نشر بطاريات الحالة الصلبة في أي منتجات تجارية كبرى. السبب بسيط: هناك فرق كبير بين إنتاج خلايا بطارية قليلة الاختراق في المختبر وإنتاج ملايين من هذه الخلايا بشكل موثوق ومتكرر وبجودة ثابتة كل يوم. لا يمكننا تسريع الانتقال إلى عالم مكهرب إلا عندما نتغلب على العقبات التي تحول دون تصنيع بطاريات الحالة الصلبة بمقياس تيراوات ساعة.
اكتملت مهمتي في العثور على بطارية أفضل عندما انضممت إلى الفريق في ION Storage Systems. وكانت مهمتي لنشر هذه التكنولوجيا تجاريًا وبناءها للوفاء بوعدها قد بدأت للتو. لحسن الحظ ، اكتشفت أنه في ION ، كان الإنتاج الضخم عنصرًا رئيسيًا في التصميم منذ اليوم الذي تم فيه إطلاق الشركة. يمثل تحدي التصنيع جزءًا من كل جهد جماعي ومناقشة.
يركز حوالي نصف الفريق على الابتكار التكنولوجي بينما النصف الآخر مخصص بالكامل للتصنيع. لا يمكننا تحمل تكاليف الابتكار دون تنفيذ خطة لتصنيع حل الطاقة الرائد والمطلوب بشدة. أعلم من التجربة أن القابلية للتصنيع هي العنصر الحاسم للنجاح فيما يتجاوز النماذج الأولية للمختبر. لقد رأيت الكثير من شركات البطاريات “مثالية” لتقنيتها المثيرة للاهتمام حتى قبل التفكير في الإنتاج.
في ION ، نخطط للنجاح من خلال استراتيجية تستند إلى مبدأين أساسيين. قابلية التصنيع هي مقياس للأداء مثل كثافة الطاقة ، والسلامة ، ودرجات حرارة التشغيل ، وأوقات الشحن ، واحتياجات تكامل العبوة ، أو تكلفة خلايا البطارية لدينا. ثانيًا ، لقد التزمنا بعدم التنازل عن مقياس بآخر.
لقد اخترعنا وصممنا خلايا بطارية الحالة الصلبة الخاصة بنا بناءً على تقنية السيراميك الحالية. يستخدم العديد من مبتكري البطاريات السيراميك. منطقي. يقدم السيراميك مزايا مختلفة. فهي غير قابلة للاشتعال وعالية التوصيل ويمكن أن تقاوم درجات الحرارة المرتفعة وهي مصنوعة من مواد منخفضة التكلفة لا يلزم تعدينها في ظروف صعبة بيئيًا واجتماعيًا.
استخدمت البشرية السيراميك لآلاف السنين. اليوم ، يتم تصنيع إنتاجهم بشكل متزايد. لا يتم استخدام السيراميك للأطباق والأواني فقط. يتم استخدامها في الفضاء لتحل محل المعادن الثقيلة. إنها توفر الدروع الواقية من الحرارة لحماية رواد الفضاء عند عودتهم إلى الغلاف الجوي. كما أنها تستخدم للحاويات المقاومة للضغط لاستكشاف أعماق البحار. يعتبر السيراميك حتى في صميم الرقائق التي تمكن الأجهزة الإلكترونية من أجهزة الكمبيوتر إلى الهواتف المحمولة.
قبل افتتاح مختبرنا الأول على الإطلاق ، اتخذنا قرارًا واعيًا بتكييف تقنيات التصنيع ذات الحجم الكبير التي تم تجربتها واختبارها من الصناعات الأخرى كأساس لصنع نماذجنا الأولية للبطاريات. نحن نتعاون مع الشركات التي لديها قرون من الخبرة مبنية على أجيال من تحسين تقنيات التصنيع نفسها وتوسيع نطاقها التي نستخدمها على مستوى أصغر.
تتيح لنا هذه الإستراتيجية الوصول إلى جودة إنتاج واتساق لا يمكن لأي شركة ناشئة تقديمه. نتأكد من أن كل خطوة نتخذها في مصنع النموذج الأولي الخاص بنا قابلة للتطوير مع هؤلاء الشركاء. يضمن هذا النهج إمكانية دمج ابتكاراتنا في أنظمة الإنتاج واسعة النطاق والمختبرة.
نحن نعمل على ابتكار البطاريات الذي سيسمح بتحسينات تحويلية في عالم يعمل بشكل متزايد على الكهرباء النظيفة. ومع ذلك ، تركز استراتيجيتنا على استخدام أكبر عدد ممكن من المكونات “الجاهزة”. يتيح لنا اختيار التصميم هذا مع سبق الإصرار دمج المكونات الحالية – المُسلَّعة – وتقنيات التجميع المتوفرة بالفعل بأحجام كبيرة وبجودة عالية. يتيح لنا نهجنا أيضًا استخدام أحدث المواد المتاحة اليوم مثل الكاثودات عالية الكثافة للطاقة.
نعتقد أن استراتيجيتنا تقدم الخطة الأكثر شمولاً وواقعية بالنظر إلى سلسلة التوريد والتصنيع وأداء الخلية وتكامل منتجات العميل. معظم عمليات التصنيع التي اعتمدناها موجودة بالفعل على نطاق واسع. نحن نطلق تقنية جديدة باستخدام العمليات الصناعية الراسخة والمختبرة مع مهندسين موهوبين لديهم دائمًا تصنيع عالي الجودة في أذهانهم. التنفيذ يستحق بالفعل الملايين على الطريق نحو التبني على نطاق واسع والكهرباء التي ينتظرها الناس والكوكب.
اكتشاف المزيد من موقع 5 كيلو
اشترك للحصول على أحدث التدوينات المرسلة إلى بريدك الإلكتروني.
