تطور دور رقائق الألومنيوم في مجال الطاقة الجديدة من مادة مساعدة إلى مادة أساسية داعمة، مما يُسهم بشكلٍ كبير في تحسين أداء وتطوير بطاريات الطاقة، وتخزين الطاقة، والخلايا الكهروضوئية، وغيرها من الصناعات. وتتركز وظائفها على الاحتياجات الأساسية كالتوصيل الكهربائي، والنقل، والحماية، وتستمر في التوسع مع التطور التكنولوجي. في المستقبل، ومع التوسع المستمر لصناعة الطاقة الجديدة، والاختراقات التكنولوجية المتواصلة، والتقدم نحو هدف “الكربون المزدوج”، ستواصل رقائق الألومنيوم تطورها نحو مزيد من الرقة، والقوة، والتركيب، والاستدامة البيئية، مع توسع مطرد في حجم السوق وتحسين مستمر لنمط الصناعة. وستصبح بذلك دعامة هامة للتطوير عالي الجودة لصناعة الطاقة الجديدة، وستُحدث في الوقت نفسه نقلة نوعية في صناعتها.

الدور الأساسي لرقائق الألومنيوم في مجال الطاقة الجديد

يتركز استخدام رقائق الألومنيوم في مجال الطاقة الجديدة على تخزين الطاقة وتحويلها، حيث تُعدّ بطاريات الطاقة وبطاريات تخزين الطاقة من أهم تطبيقاتها، كما أنها تلعب دورًا داعمًا في مجالات الطاقة الشمسية الكهروضوئية وطاقة الرياح وغيرها. ويركز دورها في مختلف التطبيقات على تحقيق ثلاثة أهداف رئيسية: تحسين الأداء، وضمان السلامة، والتحكم في التكاليف.

(أ) مجال بطارية الطاقة: جامع تيار أساسي لا غنى عنه ومادة وظيفية

تُعدّ بطاريات الطاقة أكبر سوق طلب على رقائق الألومنيوم في مجال الطاقة الجديدة. وتؤثر جرعتها وأداؤها بشكل مباشر على كثافة الطاقة، وعمر دورة الشحن والتفريغ، وأداء السلامة للبطاريات. ويتمثل استخدامها الأساسي في جامع التيار للقطب الموجب، كما تُنتج منها أنواع متعددة الوظائف مثل المواد المطلية بالكربون والمواد المركبة.

1. الوظيفة الأساسية لجامع تيار القطب الموجب: يُعدّ رقائق الألومنيوم، بوصفه حاملًا للمادة الفعّالة في القطب الموجب لبطاريات الليثيوم، موصلًا كهربائيًا ممتازًا للإلكترونات المتولدة أثناء عمليتي الشحن والتفريغ، مما يقلل من فقد الطاقة. في الوقت نفسه، تسمح مرونته العالية ومقاومته للتآكل بمعالجة أقطاب البطارية من خلال الدرفلة والقطع وغيرها من تقنيات التصنيع، كما يتحمل الإجهاد الميكانيكي أثناء تجميع البطارية ودورات الشحن والتفريغ، ويتجنب خطر حدوث قصر في الدائرة الكهربائية نتيجة تلف الأقطاب. حاليًا، في نظام بطاريات الليثيوم السائل، أصبح توفير رقائق الألومنيوم مستقرًا، وهي من المواد الأساسية الداعمة للإنتاج الضخم لبطاريات الطاقة. تصل كمية رقائق الألومنيوم المستخدمة لكل جيجاوات من بطاريات الليثيوم إلى 600-800 طن.

٢. تطوير الوظائف وتوسيع نطاقها: مع تطوير بطاريات الطاقة نحو كثافة طاقة عالية وأمان فائق، اكتسبت منتجات خاصة، مثل رقائق الألومنيوم المطلية بالكربون ورقائق الألومنيوم المركبة، شعبية متزايدة. تُسهم رقائق الألومنيوم المطلية بالكربون في تقليل المقاومة الداخلية للبطارية، وتحسين تماسك المواد الفعالة، ورفع كفاءة دورة شحنها، وقد بدأ استخدامها في بطاريات أيونات الصوديوم وبطاريات الحالة الصلبة. أما رقائق الألومنيوم المركبة (مثل طبقة PET بسمك 6 ميكرون وطبقة ألومنيوم بسمك 2 ميكرون)، فتُحقق خفضًا ملحوظًا في الوزن، حيث تُقلل كتلة البطارية بنسبة 58% تقريبًا، وتزيد كثافة الطاقة بنسبة 4.2% تقريبًا، ما يُلبي تمامًا متطلبات خفة وزن مركبات الطاقة الجديدة، فضلًا عن تمتعها بمزايا أمان فائقة، وقد دخلت مرحلة الإنتاج الكمي.

(II) مجال بطاريات تخزين الطاقة: مادة قابلة للتكيف منخفضة التكلفة للتخزين واسع النطاق

أدى النمو الهائل لصناعة تخزين الطاقة العالمية إلى زيادة الطلب على رقائق الألومنيوم لبطاريات تخزين الطاقة. ويتمثل دورها الأساسي في تحقيق خفض التكاليف مع ضمان سلامة تخزين الطاقة وطول عمره التشغيلي، بما يتناسب مع تطبيقات تخزين الطاقة واسعة النطاق. وتتشابه التقنية المستخدمة في بطاريات تخزين الطاقة إلى حد كبير مع تلك المستخدمة في بطاريات الطاقة الكهربائية. كما تؤدي رقائق الألومنيوم دور الموصل الكهربائي وحامل التيار في القطب الموجب. ونظرًا لأن بطاريات تخزين الطاقة أقل عرضة لنقص الوزن مقارنةً بمركبات الطاقة الجديدة، فإنها تركز على مزايا الأداء من حيث التكلفة. ويبلغ الطلب على رقائق الألومنيوم في مجال بطاريات تخزين الطاقة حاليًا 18%، ومن المتوقع أن يستمر هذا الطلب في الارتفاع مع توسع سعة تخزين الطاقة المركبة مستقبلًا.

(III) مجالات الطاقة الكهروضوئية وطاقة الرياح: مواد الدعم والحماية المساعدة

في مجال الطاقة الشمسية الكهروضوئية، يُستخدم ورق الألومنيوم بشكل أساسي لتغليف وتبديد حرارة محولات الطاقة الشمسية الكهروضوئية ووحداتها. تساهم موصليته الحرارية الممتازة في تسريع تبديد حرارة المكونات الإلكترونية داخل المحول، مما يمنع ارتفاع درجة حرارتها وتلفها، ويطيل عمر النظام الكهروضوئي. في الوقت نفسه، يمكن استخدام خاصية العزل التي يتمتع بها ورق الألومنيوم كطبقة عازلة للرطوبة على الغطاء الخلفي لوحدات الطاقة الشمسية الكهروضوئية لمنع تلف المكونات الناتج عن تسرب بخار الماء. أما في مجال طاقة الرياح، فيُستخدم ورق الألومنيوم بشكل أساسي لتغليف الكابلات والحماية الداخلية لغرفة محركات توربينات الرياح. ويستفيد من خصائصه العازلة ومقاومته للتآكل لحماية الكابلات من التآكل البيئي الخارجي وضمان التشغيل المستقر لنظام توليد الطاقة.

(رابعاً) سيناريوهات الطاقة الجديدة الأخرى: التوسع الوظيفي والدعم الداعم

في مجال مرافق شحن الطاقة الجديدة، تُستخدم رقائق الألومنيوم للعزل وتغليف تبديد الحرارة للخطوط الداخلية لأعمدة الشحن لتحسين استقرار تشغيل أعمدة الشحن؛ وفي مجال طاقة الهيدروجين (طاقة الهيدروجين كمسار تكميلي للطاقة الجديدة)، يمكن استخدام رقائق الألومنيوم لمكونات منع التسرب والحاجز لخلايا وقود الهيدروجين، باستخدام كثافتها لمنع تسرب الهيدروجين وضمان التشغيل الآمن للبطاريات.