تكنولوجيا الجيل التالي من البطاريات.. السيارات الكهربائية يمكن أن تقطع مسافات أطول بشحنة واحدة

لقد أصبح عدد المركبات الكهربائية على الطرق أكبر من أي وقت مضى، ولكن دراسة استقصائية عالمية حديثة وجدت أن بعض مالكي المركبات الكهربائية، يفكرون في العودة إلى السيارات التي تعمل بالبنزين، والسبب الرئيسي هو الشحن.

وفي حين زادت المسافات المتوسطة بشكل مطرد بمرور الوقت، فإن توقعات السائقين لا تزال تتجاوز ما يمكن أن تقدمه بطاريات الليثيوم أيون الحالية.

والآن، نجح باحثو جامعة فلوريدا الدولية في تحقيق تقدم كبير في مجال تكنولوجيا البطاريات من الجيل التالي، والمعروفة باسم “ما وراء أيون الليثيوم”، والتي قد تجعل امتلاك سيارة كهربائية أكثر ملاءمة في يوم من الأيام.

بطاريات الليثيوم والكبريت

قال بلال الذهب، الأستاذ المشارك في كلية الهندسة والحوسبة: “لقد بدأنا العمل بهذه المواد الكيميائية للبطاريات من الجيل التالي منذ ثماني سنوات، كانت دورة الشحن الأولى رائعة، وبحلول الدورة العشرين، كانت عبارة عن كتلة معدنية عديمة الفائدة، كان علينا أن نصبح خبراء في البطاريات لحل المشكلات بها، لذا فمن المثير حقًا أن نكون في هذه المرحلة”.

ركز الذهب ومجموعته في مختبر أبحاث البطاريات في جامعة فلوريدا الدولية على بطاريات الليثيوم والكبريت، وهي تقنية تتجاوز تكنولوجيا أيونات الليثيوم وأحد أكثر البدائل الواعدة لبطاريات أيونات الليثيوم.

إنها خفيفة الوزن، وأقل تكلفة، وكثيفة الطاقة بشكل لا يصدق (مما يعني أنه يمكن حمل المزيد من الشحن). وهذا يسمح للسيارات الكهربائية بالسير لمسافات أطول، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف الذكية والأجهزة الأخرى بالعمل لمدة أطول مرتين.

الجانب السلبي: إن تركيبة الليثيوم والكبريت التي تجعل البطارية تدوم لفترة طويلة تعمل في نهاية المطاف على تقويض عمر البطارية، مما يجعلها عديمة الفائدة بعد حوالي 50 عملية شحن كاملة.

تثبيت أداء البطارية وتعزيز سعة التخزين

بعد سنوات من الاختبار، اكتشف فريق الزهاب حلاً لإطالة عمر بطارية الليثيوم والكبريت، كل ما كان مطلوبًا هو إضافة القليل من المعدن إلى الخليط، يعمل البلاتين على تثبيت أداء البطارية وتعزيز سعة التخزين حتى تصبح أقرب إلى الجدوى التجارية. نُشرت نتائج أبحاثهم مؤخرًا في مجلة Energy & Environmental Materials .

قال أكسا نظير، باحث ما بعد الدكتوراه في مختبر الذهب بجامعة فلوريدا الدولية والمؤلف الأول للدراسة: “لقد حققنا نسبة احتفاظ بنسبة 92% بعد 500 دورة شحن، مما يعني أن البطارية جيدة تقريبًا مثل الجديدة، كما يُظهر ذلك أننا قللنا من ردود الفعل السلبية التي تضر بالأداء العام لإحضار هذه البطارية إلى المستوى التجاري”.

تعمل جميع البطاريات بطريقة مباشرة إلى حد ما: تتحرك الأيونات من أحد جانبي البطارية إلى الجانب الآخر، ذهابًا وإيابًا، اعتمادًا على ما إذا كانت البطارية تشحن أو تطلق الطاقة. ومع ذلك، فإن هذه العملية أكثر فوضوية بعض الشيء مع بطارية الليثيوم والكبريت. يتكون أحد جانبي البطارية من الليثيوم، بينما يتكون الجانب الآخر من الكبريت.

عندما تصل أيونات الليثيوم التي تحمل الشحنة إلى جانب الكبريت، يحدث تفاعل كيميائي بين الليثيوم والكبريت، مما يؤدي إلى تكوين مركبات الكبريت المحتوية على الليثيوم، والتي تسمى بولي سلفيدات، والتي يتم نقلها بعد ذلك إلى جانب الليثيوم أثناء الشحن.

بمرور الوقت، يؤدي هذا إلى تراكم الطحالب على جانب الليثيوم، مما يقلل من كفاءة الطاقة ويؤدي في النهاية إلى تدهور البطارية.