باتری کیولین شرکت CATL پیشرفتی نوین در فناوری باتری‌های خودروهای برقی

در سال‌های اخیر، صنعت خودروهای برقی با سرعت چشمگیری در حال گسترش است. یکی از چالش‌های اصلی این صنعت، بهبود چگالی انرژی، ایمنی، سرعت شارژ و برد مسافت خودروها بوده است. شرکت Contemporary Amperex Technology Co., Limited (که به اختصار CATL شناخته می‌شود)، به عنوان بزرگ‌ترین تولیدکننده باتری‌های لیتیوم-یونی در جهان، نقش کلیدی در این پیشرفت‌ها ایفا کرده است. این شرکت در سال ۲۰۲۲، نسل سوم فناوری ادغام مستقیم سلول به بسته (Cell-to-Pack یا CTP) را با نام «کیولین» (Qilin) معرفی کرد. نام کیولین از موجودی افسانه‌ای در اساطیر چینی گرفته شده که نماد خوشبختی و قدرت است.

باتری کیولین با بهره‌گیری از نوآوری‌های ساختاری و حرارتی، به رکوردهایی دست یافته که آن را به یکی از پیشرفته‌ترین باتری‌های موجود تبدیل کرده است. این باتری نه تنها چگالی انرژی بالایی ارائه می‌دهد، بلکه در زمینه‌های ایمنی، شارژ سریع و کارایی کلی نیز بهبودهای قابل توجهی نشان می‌دهد. تولید انبوه آن از سال ۲۰۲۳ آغاز شد و تاکنون در چندین خودرو برقی به کار گرفته شده است.

لیست مشخصات باتری کیولین (Qilin) – CATL

• نام محصول: Qilin Battery
• شرکت سازنده: CATL (Contemporary Amperex Technology Co. Limited)
• نسل فناوری: CTP 3.0 (Cell to Pack)
• نوع طراحی: حذف ماژول و اتصال مستقیم سلول‌ها به پک
• راندمان استفاده از حجم پک: حدود 72٪
• افزایش بهره‌وری فضایی نسبت به نسل قبل: +5٪
• افزایش چگالی انرژی نسبت به باتری‌های 4680: حدود 13٪

مشخصات انرژی

• چگالی انرژی (NMC): حداکثر ~255 Wh/kg
• چگالی انرژی (LFP): حدود ~160 Wh/kg
• ظرفیت قابل پشتیبانی در پک‌های بزرگ: تا ~140 kWh
• برد حرکتی بالقوه خودرو: بیش از 1000 کیلومتر (بسته به خودرو)

شارژ و عملکرد

• پشتیبانی از شارژ سریع: بله
• شارژ 10٪ تا 80٪: حدود 10 تا 28 دقیقه (بسته به شرایط)
• توان شارژ بالا در دمای پایین: بهبود یافته
• زمان گرم شدن باتری در سرما: حدود 5 دقیقه

فناوری CTP در شرکت CATL

شرکت CATL از سال ۲۰۱۹ با معرفی نخستین نسل فناوری CTP، انقلابی در طراحی باتری‌های خودروهای برقی ایجاد کرد. در طراحی سنتی، سلول‌های باتری ابتدا در ماژول‌ها قرار می‌گیرند و سپس ماژول‌ها به بسته باتری تبدیل می‌شوند. این روش باعث کاهش بهره‌وری حجمی و افزایش وزن می‌شود. فناوری CTP با حذف ماژول‌ها، سلول‌ها را مستقیماً در بسته باتری ادغام می‌کند، که منجر به افزایش بهره‌وری حجمی به بیش از ۵۰ درصد در نسل اول شد.

نسل دوم این فناوری بهبودهایی در مواد و فرآیندها ایجاد کرد، اما نسل سوم، یعنی کیولین، با بهره‌گیری از شبیه‌سازی‌های پیشرفته کامپیوتری و هوش مصنوعی، بهره‌وری حجمی را به ۷۲ درصد رساند. این رقم، بالاترین سطح ادغام در جهان تا زمان معرفی آن بود. کیولین نه تنها ساختار باتری را بازطراحی کرد، بلکه نوآوری‌هایی در مدیریت حرارتی و ایمنی نیز به همراه داشت.

ویژگی‌های فنی باتری کیولین

باتری کیولین در دو نوع شیمیایی اصلی عرضه می‌شود: نوع سه‌تایی (NMC یا نیکل-منگنز-کبالت) و نوع فسفات آهن لیتیوم (LFP). چگالی انرژی در نوع NMC به ۲۵۵ وات‌ساعت بر کیلوگرم می‌رسد، در حالی که در نوع LFP این مقدار ۱۶۰ وات‌ساعت بر کیلوگرم است. چگالی حجمی نیز در نوع NMC بیش از ۲۹۰ وات‌ساعت بر لیتر گزارش شده است.

یکی از برجسته‌ترین ویژگی‌ها، افزایش ۱۳ درصدی ظرفیت انرژی نسبت به باتری‌های نوع ۴۶۸۰ (با همان شیمی و اندازه بسته) است. این بهبود بدون نیاز به شیمی جدید حاصل شده و بر پایه بهینه‌سازی ساختاری است. بهره‌وری حجمی ۷۲ درصدی اجازه می‌دهد تا ظرفیت باتری در همان حجم قبلی، ۶ درصد افزایش یابد.

در کاربردهای عملی، باتری کیولین با ظرفیت ۱۴۰ کیلووات‌ساعت در خودروهایی مانند Zeekr 001 و 009، چگالی انرژی بسته را به حدود ۱۹۲.۵ وات‌ساعت بر کیلوگرم و ۳۱۳ وات‌ساعت بر لیتر رسانده است. این ارقام، برد مسافت بیش از ۱۰۰۰ کیلومتر (بر اساس چرخه آزمون CLTC) را ممکن می‌سازد، هرچند در آزمون‌های واقعی مانند WLTP یا EPA، این مقدار ممکن است کمتر باشد.

ساختار و نوآوری‌های طراحی

طراحی باتری کیولین شرکت CATL بر پایه ادغام چندکاره است. در این باتری، تیرهای داخلی، صفحه خنک‌کننده مایع و لایه حرارتی جداسازی، به یک لایه الاستیک چندکاره تبدیل شده‌اند. این لایه شامل پل‌های میکرومتری است که تغییرات داخلی سلول (مانند انبساط و انقباض در چرخه‌های شارژ/دشارژ) را جذب می‌کند و پایداری طولانی‌مدت را افزایش می‌دهد.

یکی از نوآوری‌های کلیدی، طراحی خنک‌کننده سطح بزرگ است. صفحات خنک‌کننده مایع بین سلول‌های مجاور قرار گرفته‌اند که سطح انتقال حرارت را چهار برابر افزایش می‌دهد. این طراحی زمان کنترل حرارتی را نصف کرده و اجازه می‌دهد باتری در ۵ دقیقه آماده شروع گرم شود و در ۱۰ دقیقه از ۱۰ تا ۸۰ درصد شارژ گردد. در شرایط بحران، این سیستم حرارت غیرعادی را سریعاً مهار می‌کند و از انتقال حرارت بین سلول‌ها جلوگیری می‌نماید.

طراحی پایین مشترک نیز اجازه می‌دهد اجزایی مانند حفاظت ساختاری، اتصالات ولتاژ بالا و دریچه حفاظتی برای فرار حرارتی، به طور هوشمندانه قرار گیرند. این ویژگی ظرفیت باتری را ۶ درصد افزایش داده و استانداردهای ایمنی ملی مانند آزمون ضربه را برآورده می‌کند.

سلول‌ها در کیولین معمولاً از نوع منشوری هستند و در آرایش‌هایی مانند ۲۱۶ سلول (۳۶ در ۶ ردیف) برای بسته‌های ۱۴۰ کیلووات‌ساعتی قرار می‌گیرند. ساختار بسته از پرتوهای آلومینیومی اکسترود شده و پوشش‌های بالا/پایین تشکیل شده که وزن را کاهش و استحکام را افزایش می‌دهد.

عملکرد شارژ و ایمنی

باتری کیولین در شارژ سریع پیشرو است. با پشتیبانی از نرخ شارژ بالا (تا ۵C در برخی کاربردها)، شارژ از ۱۰ تا ۸۰ درصد در حدود ۱۰ دقیقه ممکن است. برای مثال، در خودرو Li Mega با بسته ۱۰۲.۷ کیلووات‌ساعتی کیولین، این زمان به ۱۰ دقیقه و ۳۶ ثانیه رسیده است. در زمینه ایمنی، کیولین استانداردهای سختگیرانه‌ای را پاس کرده است. در سال ۲۰۲۵، این باتری نخستین باتری بود که استاندارد ملی جدید چین (GB 38031-2025) را با عنوان «بدون آتش و بدون انفجار» دریافت کرد. این استاندارد از جولای ۲۰۲۶ الزامی می‌شود و کیولین در آزمون‌های سلول و بسته موفق بوده است.

مدیریت حرارتی پیشرفته، همراه با مواد افزودنی الکترولیت که واکنش‌های حرارتی را کاهش می‌دهند، ایمنی را در شیمی‌های پر انرژی مانند NMC افزایش داده است. این باتری همچنین در آزمون نفوذ میخ و سایر آزمون‌های ایمنی عملکرد عالی نشان داده است.

کاربردها و خودروهای مجهز به کیولین

باتری کیولین نخستین بار در خودرو Zeekr 009 (یک مینی‌ون برقی) به کار گرفته شد و سپس در Zeekr 001 با برد بیش از ۱۰۰۰ کیلومتر عرضه گردید. دیگر خودروها شامل Li Mega (با بسته ۱۰۲ کیلووات‌ساعتی و برد ۷۱۰ کیلومتر)، Aito، Neta، Avatr و Lotus هستند. در سال ۲۰۲۵، CATL قراردادهای جدیدی برای ادغام کیولین با خودروسازانی مانند Voyah امضا کرده است. این باتری همچنین پتانسیل کاربرد در هواپیماهای برقی را دارد، زیرا چگالی انرژی بالا اجازه پروازهای طولانی‌تر را می‌دهد.

کیولین در مقایسه با باتری‌های ۴۶۸۰ تسلا، ۱۳ درصد ظرفیت بیشتر در همان حجم ارائه می‌دهد. نسبت به باتری‌های blade شرکت BYD، کیولین در چگالی انرژی NMC برتر است، هرچند LFP آن ارزان‌تر و ایمن‌تر است. این باتری بدون نیاز به شیمی‌های آزمایشی، پیشرفت‌های ساختاری را اولویت داده که تولید انبوه را آسان‌تر می‌کند.

باتری کیولین شرکت CATL نمادی از پیشرفت‌های مهندسی در حوزه ذخیره‌سازی انرژی است. با چگالی انرژی بالا، شارژ سریع، ایمنی برتر و ادغام هوشمندانه، این فناوری مرزهای ممکن را جابه‌جا کرده و به خودروهای برقی اجازه می‌دهد با خودروهای سوخت فسیلی رقابت کنند. با ادامه تولید انبوه و کاربرد در خودروهای متنوع، کیولین می‌تواند عامل کلیدی در پذیرش گسترده‌تر خودروهای برقی باشد. تحقیقات آینده بر بهبود بیشتر چگالی انرژی و کاهش هزینه‌ها تمرکز خواهد داشت تا این فناوری به استاندارد جهانی تبدیل شود.