يعنى إيه؟.. تحقيق طفرة تقنية فى بطاريات الليثيوم المعدنية سريعة الشحن

أبلغ المهندسون عن تقدم نحو بطاريات الليثيوم المعدنية في ورقة بحثية جديدة لشركة Nature Energy، والتي يتم شحنها بسرعة تصل إلى ساعة، حيث يعود الفضل في هذا الشحن السريع إلى بلورات معدن الليثيوم التي يمكن بذرها وتنميتها  بسرعة وبشكل موحد على سطح مدهش.

ويتيح هذا النهج الجديد، الذي يقوده مهندسو جامعة كاليفورنيا في سان دييغو، شحن بطاريات الليثيوم المعدنية في غضون ساعة تقريبًا، وهي سرعة تنافس بطاريات الليثيوم أيون الحالية، ونشر مهندسو جامعة كاليفورنيا في سان دييغو، بالتعاون مع باحثي التصوير في جامعة كاليفورنيا في إيرفين، هذا التقدم الذي يهدف إلى تطوير بطاريات معدنية ليثيوم سريعة الشحن اليوم (9 فبراير 2023) في مجلة Nature Energy.

لتنمية بلورات معدن الليثيوم، استبدل الباحثون الأسطح النحاسية المنتشرة في كل مكان على الجانب السلبي (الأنود) لبطاريات الليثيوم المعدنية بسطح مركب نانوي مقاوم للليثيوم مصنوع من فلوريد الليثيوم (LiF) والحديد (Fe)، باستخدام هذا السطح المضاد للليثيوم لترسب الليثيوم، تشكلت بذور بلورات الليثيوم، ومن هذه البذور نمت طبقات ليثيوم كثيفة، حتى بمعدلات شحن عالية، وكانت النتيجة بطاريات ليثيوم معدن ذات دورة حياة طويلة يمكن شحنها بسرعة.

قال بينغ ليو، أستاذ الهندسة النانوية بجامعة كاليفورنيا في سان دييغو، كبير مؤلفي الورقة الجديدة: “السطح النانوي الخاص هو الاكتشاف، لقد تحدنا الفكرة التقليدية حول نوع السطح المطلوب لتنمية بلورات الليثيوم، الحكمة السائدة هي أن الليثيوم ينمو بشكل أفضل على الأسطح التي يحبها، وهي الأسطح المحبة لليثوفيليين، في هذا العمل، نظهر أن هذا ليس صحيحًا دائمًا، الركيزة التي نستخدمها لا تحب الليثيوم، ومع ذلك، فإنه يوفر مواقع تنوي وفيرة جنبًا إلى جنب مع حركة الليثيوم السطحية السريعة، هذان العاملان يؤديان إلى نمو هذه البلورات، ويعتبر هذا مثال جيد للرؤية العلمية التي تحل مشكلة تقنية “.

يمكن للتقدم الجديد الذي يقوده مهندسو النانو في جامعة كاليفورنيا في سان دييغو أن يزيل حاجزًا هامًا يعيق الاستخدام الواسع لبطاريات الليثيوم المعدنية كثيفة الطاقة لتطبيقات مثل المركبات الكهربائية (EVs) والإلكترونيات المحمولة، في حين أن بطاريات الليثيوم المعدنية تنطوي على إمكانات كبيرة للمركبات الكهربائية والإلكترونيات المحمولة نظرًا لكثافة شحنتها العالية، يجب شحن بطاريات الليثيوم المعدنية اليوم ببطء شديد من أجل الحفاظ على أداء البطارية وتجنب مشاكل السلامة، ويعد الشحن البطيء ضروريًا لتقليل تكوين تشعبات الليثيوم التي تدمر أداء البطارية والتي تتشكل عندما تنضم أيونات الليثيوم مع الإلكترونات لتكوين بلورات الليثيوم على جانب الأنود للبطارية، حيث تتراكم بلورات الليثيوم مع شحن البطارية، وتذوب بلورات الليثيوم مع تفريغ البطارية.