مقدمه

در دو دهه گذشته، صنعت باتری از یک صنعت تأمین‌کننده تجهیزات الکترونیکی به یکی از ارکان اصلی اقتصاد انرژی تبدیل شده است. رشد بازار خودروهای برقی، سامانه‌های ذخیره‌سازی انرژی، تجهیزات قابل‌حمل و توسعه انرژی‌های تجدیدپذیر، تقاضا برای باتری‌های لیتیوم‌یونی را به شکل بی‌سابقه‌ای افزایش داده است.

اما برخلاف بسیاری از محصولات صنعتی، باتری‌ها محصولاتی با چرخه عمر طولانی، ارزش اقتصادی بالا و اثرات زیست‌محیطی قابل‌توجه هستند. یک باتری ممکن است در طول عمر خود چندین بار بین مالکین مختلف جابه‌جا شود، تعمیر گردد، بخشی از سلول‌های آن تعویض شود، در یک کاربرد ثانویه مورد استفاده قرار گیرد و در نهایت بازیافت شود.

در چنین شرایطی، نبود یک سیستم یکپارچه برای ثبت سوابق باتری می‌تواند پیامدهایی مانند کاهش اعتماد بازار، دشواری در ارزیابی سلامت باتری، افزایش هزینه‌های تعمیر و بازیافت و حتی مخاطرات ایمنی ایجاد کند.

پاسخ صنعت به این نیاز، توسعه مفهومی با عنوان پاسپورت باتری بوده است؛ سامانه‌ای که می‌تواند هویت دیجیتال هر باتری را در طول چرخه عمر آن حفظ کند. در این مقاله به بررسی ابعاد گوناگون پاسپورت باتری شامل اطلاعات فنی و صنعتی، ساختار اطلاعاتی، الزامات قانونی و چالشهای پیش روی پیاده سازی آن را بررسی می کنیم.

پاسپورت باتری چیست؟

پاسپورت باتری یا «گذرنامه باتری» یک شناسه دیجیتال یکتا برای هر باتری است که مجموعه‌ای از اطلاعات فنی، عملیاتی، زیست‌محیطی و مدیریتی را در طول چرخه عمر آن ثبت می‌کند.

برخلاف برچسب‌های سنتی که تنها شامل شماره سریال یا اطلاعات سازنده هستند، پاسپورت باتری یک پایگاه داده پویا است که با گذشت زمان تکمیل می‌شود و اطلاعات جدیدی مانند تعمیرات، وضعیت سلامت، به‌روزرسانی‌های نرم‌افزاری، استفاده مجدد و بازیافت را نیز در خود ثبت می‌کند. به بیان ساده، اگر شماره شاسی هویت یک خودرو باشد، پاسپورت باتری هویت دیجیتال باتری آن خودرو است.

اهداف اصلی پاسپورت باتری

هدف از ایجاد این سامانه تنها رهگیری محصول نیست، بلکه ایجاد یک بستر شفاف برای مدیریت کل چرخه عمر باتری است. مهم‌ترین اهداف عبارت‌اند از افزایش شفافیت زنجیره تأمین، رهگیری منشأ مواد اولیه حیاتی، کاهش تقلب در بازار باتری، تسهیل ارزیابی سلامت باتری، بهبود فرآیندهای تعمیر و بازسازی، افزایش بهره‌وری در استفاده مجدد (Second Life) و ارتقای نرخ بازیافت و بازیابی مواد ارزشمند است.

اینکه اساسا چرا باید این مفهوم ایجاد شود ناشی از سه چالش مهمی است که صنعت باتری امروزه با آن روبه‌رو است.

اولین چالش این صنعت نبود شفافیت در زنجیره تأمین است، مواد اولیه‌ای مانند لیتیوم، کبالت، نیکل و گرافیت از کشورهای مختلف استخراج و در کارخانه‌های متعدد فرآوری می‌شوند. بدون یک سامانه رهگیری، تشخیص منشأ این مواد و ارزیابی میزان پایداری تولید است.

دومین مشکل نبود سابقه قابل اعتماد برای باتری‌های کارکرده است. بازار خودروهای برقی دست‌دوم به سرعت در حال رشد است، اما خریداران معمولاً اطلاعات دقیقی از وضعیت واقعی باتری در اختیار ندارند. ظرفیت باقی‌مانده، تعداد چرخه‌های شارژ، شرایط دمایی و سابقه تعمیرات، عواملی هستند که بر ارزش واقعی خودرو تأثیر مستقیم دارند. پاسپورت باتری این اطلاعات را به شکلی استاندارد و قابل استناد در اختیار ذی‌نفعان قرار می‌دهد.

سومین چالش حرکت به سوی اقتصاد چرخشی است. بر اساس سیاست‌های جدید اتحادیه اروپا، باتری نباید پس از پایان عمر در خودرو به‌عنوان پسماند تلقی شود. در بسیاری از موارد، این باتری‌ها هنوز برای کاربردهایی مانند سامانه‌های ذخیره‌سازی انرژی مناسب هستند. برای تصمیم‌گیری درباره استفاده مجدد یا بازیافت، وجود اطلاعات دقیق از وضعیت باتری ضروری است؛ نقشی که پاسپورت باتری باید ایفا می‌کند. مزایایی که هر کدام از ذینفعان حوزه باتری منتفع می شوند در جدول زیر خلاصه شده است.

ماهیت پاسپورت باتری

اما پاسپورت باتری چه اطلاعاتی را ثبت می‌کند و چه ماهیتی دارد؟ پاسپورت باتری تنها یک کد QR، یک شناسه یا شماره سریال نیست؛ بلکه یک سامانه مدیریت داده در طول چرخه عمر باتری است که مجموعه‌ای ساختاریافته از داده‌های فنی، عملیاتی، زیست‌محیطی و مدیریتی را در طول چرخه عمر باتری نگهداری می‌کند. اطلاعات ثبت‌شده در سامانه می‌تواند از مرحله استخراج مواد اولیه تا بازیافت نهایی را شامل شود. اهمیت پاسپورت باتری تنها به الزامات قانونی اتحادیه اروپا محدود نمی‌شود. این فناوری در آینده، شیوه ارائه خدمات پس از فروش، تعمیر و بازسازی باتری را نیز متحول خواهد کرد. هر عملیات تعمیر، تعویض ماژول، کالیبراسیون BMS یا آزمون سلامت باتری باید در آینده در سامانه‌های ثبت و مدیریت داده را نیز در کنار تجهیزات سخت‌افزاری خود به ‌عنوان بخشی از هویت دیجیتال آن ثبت شود.

اطلاعات پاسپورت باتری به‌صورت تدریجی و هم‌زمان با تولید، حمل‌ونقل، بهره‌برداری، تعمیر، استفاده مجدد و بازیافت تکمیل می‌شوند. به همین دلیل، پاسپورت باتری را می‌توان «پرونده الکترونیکی دائمی باتری» نیز نامید. به‌طور کلی، اطلاعات موجود در پاسپورت باتری را می‌توان در چند گروه اصلی طبقه‌بندی کرد.

1. اطلاعات هویتی (Identification Data)

این بخش مشخصات پایه هر باتری را شامل می‌شود.

 2.اطلاعات مواد اولیه (Material Composition)

در سال‌های اخیر، شفافیت منشأ مواد اولیه به یکی از مهم‌ترین الزامات صنعت باتری تبدیل شده است. پاسپورت باتری اطلاعاتی مانند میزان لیتیوم، مقدار کبالت، مقدار نیکل، مقدار منگنز،گرافیت، مس، آلومینیوم، درصد مواد بازیافتی، منشأ استخراج مواد معدنی و شاخص‌های پایداری زیست‌محیطی را ثبت می کند. وجود این اطلاعات امکان ارزیابی ردپای کربنی (Carbon Footprint) و میزان پایداری زنجیره تأمین را فراهم می‌کند.

3.اطلاعات فنی طراحی (Technical Specification)

این بخش معمولاً توسط سازنده تکمیل می‌شود و شامل ویژگی‌های اصلی طراحی باتری همانند شیمی سلول‌ها، تعداد سلول‌ها، آرایش سری و موازی، ظرفیت طراحی، انرژی ذخیره‌شده، توان نامی، محدوده دمای کاری، وزن، ابعاد، نوع سیستم خنک‌کاری و نسخه نرم‌افزار BMS را ثبت می کنند. البته امنیت این قسمت از داده ها دارای اهمیت خاصی است.

 4.اطلاعات عملکردی (Operational Data)

در طول استفاده از باتری، داده‌های عملکردی به پاسپورت باتری افزوده می‌شوند. نمونه‌هایی از این داده‌ها عبارت‌اند ازتعداد چرخه‌های شارژ و تخلیه، بیشترین دمای ثبت‌شده، کمترین دمای ثبت‌شده، میانگین دمای عملکرد، نرخ‌های شارژ سریع ، مدت نگهداری در شارژ کامل و تاریخچه خطاها این اطلاعات تصویر دقیقی از نحوه استفاده واقعی از باتری ارائه می‌کنند.

 5.وضعیت سلامت باتری (Battery Health)

یکی از ارزشمندترین بخش‌های پاسپورت باتری، اطلاعات مربوط به سلامت باتری است. این اطلاعات معمولاً شامل مواردی همانند State of Health (SOH)، State of Charge (SOC)، ظرفیت باقی‌مانده، مقاومت داخلی، افت ظرفیت، عدم تعادل سلول‌ها (Cell Imbalanceوشاخص‌های پیری باتری است. وجود این اطلاعات برای خرید و فروش باتری‌های کارکرده اهمیت بسیار زیادی دارد.

 6.سوابق تعمیرات و نگهداری (Maintenance History)

در آینده، مراکز تعمیر تخصصی باتری بخش مهمی از اطلاعات پاسپورت باتری را تولید خواهند کرد. این بخش، سابقه واقعی باتری را مستند می‌کند و امکان ارزیابی کیفیت تعمیرات را فراهم می‌سازد. نمونه اطلاعات ثبت‌شونده در ادامه لیست شده است:

• تاریخ تعمیر
• مرکز تعمیرکننده
• تعویض ماژول
• تعویض سلول
• بروزرسانی BMS
• کالیبراسیون
• تست‌های انجام‌شده
• نتایج آزمون سلامت
• قطعات جایگزین

 8.اطلاعات Second Life

اگر باتری پس از خروج از خودرو وارد کاربرد دوم شود، اطلاعات جدیدی ثبت خواهد شد. برای مثال تاریخ خروج از خودرو، ظرفیت باقی‌مانده، کاربرد جدید، محل نصب، مدت استفاده در سامانه ذخیره‌سازی و تغییرات نرم‌افزاری ثبت می شوند. این اطلاعات عمر مفید باتری را افزایش داده و از اتلاف منابع جلوگیری می‌کنند.

9. اطلاعات بازیافت (Recycling Data)

در پایان چرخه عمر، اطلاعات مربوط به بازیافت از جمله اطلاعات تاریخ بازیافت، مرکز بازیافت، روش بازیافت، درصد بازیابی فلزات، میزان مواد قابل استفاده مجدد ومیزان ضایعات نیز ثبت می‌شود.

QR Code چه نقشی دارد؟

بسیاری تصور می‌کنند پاسپورت باتری همان QR Code نصب‌شده روی باتری است؛ در حالی که این برداشت دقیقی نیست.

QR Code صرفاً درگاه دسترسی به اطلاعات است، نه خود اطلاعات. به بیان ساده QR Code مانند کلید ورود به پرونده دیجیتال باتری عمل می‌کند. با اسکن این کد، کاربران مجاز می‌توانند به اطلاعات ثبت‌شده در پایگاه داده دسترسی پیدا کنند. این اطلاعات ممکن است روی سرور سازنده، فضای ابری یا سامانه‌های توزیع‌شده ذخیره شده باشند.

یکی دیگر از مفاهیم کلیدی در نسل جدید پاسپورت باتری که باید به آن در این مقاله اشاره شود، استفاده از Digital Twin یا «دوقلوی دیجیتال» است. دوقلوی دیجیتال نسخه‌ای مجازی از یک باتری واقعی است که به‌طور پیوسته با داده‌های واقعی به‌روزرسانی می‌شود. به بیان دیگر، هر باتری فیزیکی یک همتای دیجیتال دارد که وضعیت آن را در هر لحظه نمایش می‌دهد. این نسخه دیجیتال می‌تواند اطلاعات وضعیت سلامت، ظرفیت واقعی، دما، تاریخچه شارژ، میزان فرسودگی، هشدارها، سوابق تعمیر و پیش‌بینی عمر باقی‌مانده را در اختیار قرار دهند.

معماری فنی پاسپورت باتری

اگرچه پیاده‌سازی پاسپورت باتری در شرکت‌های مختلف متفاوت است، اما معماری کلی آن معمولاً از چند لایه تشکیل می‌شود. لایه اول پک باتری، لایه دوم سیستم مدیریت باتری، لایه سوم خودروهای برقی، لایه چهارم فضای ابری که وظیفه ذخیره، تحلیل و مدیریت را  دارد. لایه پنجم پاسپورت باتری است که اطلاعات به شکل پرونده دیجیتال ساختاریافته در اختیار ذی‌نفعان مجاز قرار می‌گیرد.

اتحادیه اروپا با تصویب EU Battery Regulation 2023/1542، پاسپورت باتری را از یک «راهکار اختیاری صنعتی» به یک «الزام قانونی برای برخی دسته‌های باتری» تبدیل کرده است. این تحول، آغاز یک تغییر ساختاری در کل زنجیره ارزش باتری در جهان است. مقررات جدید باتری اتحادیه اروپا با هدف ایجاد یک چارچوب واحد برای تولید، استفاده، بازیافت و رهگیری باتری‌ها تدوین شده است. در ادامه مقاله به جایگاه پاسپورت باتری در مقررات می پردازیم.

پاسپورت باتری در این مقررات چه جایگاهی دارد؟

در این چارچوب، پاسپورت باتری یک شناسه دیجیتال اجباری است که باید برای هر باتری مشمول مقررات ایجاد شود. این شناسه باید یکتا، داده های استاندارد، قابل دسترسی و به‌روزرسانی دیجیتال باشد.

این داده ها در سه دسته اصلی در پاسپورت ها آورده می شود دسته اول اطلاعات عمومی دسته دوم اطلاعات محدود و دسته آخر اطلاعات محرمانه که فقط برای نهادهای قانونی یا مالکین قابل دسترس است.

پاسپورت باتری در واقع یکی از زیرمجموعه‌های مفهوم گسترده‌تر Digital Product Passport (DPP) است. این در اتحادیه اروپا، نمایانگر یک سیستم یکپارچه برای تمام محصولات صنعتی آینده خواهد بود. اما باتری‌ها اولین صنعتی هستند که این مفهوم را به‌صورت عملیاتی دریافت کرده‌اند.

اگرچه چارچوب قانونی مشخص شده است، اما اجرای آن با چالش‌های جدی همراه است. از مهمترین آنها  عدم یکپارچگی داده‌هاست. تولیدکنندگان مختلف، پیچیدگی زنجیره تأمین جهانی، هزینه پیاده‌سازی و مسائل امنیت داده می باشد. به نظر می رسد نقش استانداردهای بین‌المللی برای موفقیت این سیستم، هماهنگی با استانداردهای جهانی ضروری است. از استانداردهای فنی که برای این منظور برای داده‌های پاسپورت باتری طراحی شده به شرح زیر هستند.

• IEC 62660 (باتری‌های لیتیومی خودرو)
• ISO 12405 (آزمون عملکرد باتری EV)
• ISO 14040 (ارزیابی چرخه عمر – LCA)
• ISO 27001 (امنیت اطلاعات)

انتظار می رود در آینده پاسپورت باتری شامل جهانی شدن استاندارد، اتصال به بازارهای مالی و بیمه، نقش AI در تحلیل داده و ایجاد بازار شفاف باتری‌های دست‌دوم می باشد.

 جمع‌بندی

در این مقاله به بررسی ابعاد گوناگون پاسپورت باتری شامل اطلاعات فنی و صنعتی، ساختار اطلاعاتی، الزامات قانونی و چالشهای پیش روی پیاده سازی آن پرداختیم. پاسپورت باتری نقطه شروع یک تحول ساختاری در صنعت باتری است؛ سامانه‌ای که می‌تواند هویت دیجیتال هر باتری را در طول چرخه عمر آن حفظ کند. جایی که داده، به اندازه خود باتری اهمیت پیدا می‌کند. این تحول را نه صرفاً یک تغییر تکنولوژیک، بلکه یک بازطراحی کامل در مدل کسب‌وکار صنعت باتری می‌داند. در آینده، رقابت در این صنعت نه بر اساس ظرفیت تولید، بلکه بر اساس توان مدیریت داده و یکپارچگی دیجیتال خواهد بود.