تجاوز عدد السيارات الكهربائية المسجلة حديثًا في كوريا 100000 وحدة العام الماضي وحده، النرويج هي الدولة الأخرى الوحيدة التي تطابق هذه الأرقام.
المواد الأساسية التي تحدد عمر البطارية وسرعة الشحن للمركبات الكهربائية الشائعة الآن هي مواد الأنود، التزمت صناعة البطاريات المحلية في كوريا بإيجاد طرق ثورية لزيادة سعة البطارية من خلال إدخال تقنيات جديدة أو مواد الأنود الأخرى، ولكن ماذا لو تخلصنا من مواد الأنود تمامًا؟
فريق بحثي بقيادة البروفيسور سوجين بارك، والدكتوراه، قام الفريق بالتعاون مع كلية الطاقة والهندسة الكيميائية في معهد Ulsan للعلوم والتكنولوجيا بتطوير بطاريات ليثيوم خالية من الأنود بأداء عمر بطارية طويل بشحنة واحدة.
أعلى بنسبة 40% من البطاريات التقليدية
تتميز البطارية الخالية من الأنود المطورة حديثًا بكثافة طاقة حجمية تبلغ 977 واط / لتر وهي أعلى بنسبة 40٪ من البطاريات التقليدية (700 واط / لتر)، هذا يعني أن البطارية يمكن أن تعمل لمسافة 630 كم بشحنة واحدة.
عادةً ما تغير البطاريات بنية مواد الأنود حيث تتدفق أيونات الليثيوم من وإلى القطب أثناء الشحن والتفريغ المتكرر. هذا هو السبب في انخفاض سعة البطارية بمرور الوقت.
بطارية خالية من الأنود في سائل إلكتروليت
كان يُعتقد أنه إذا كان من الممكن الشحن والتفريغ فقط بمجمع تيار أنود مكشوف بدون مواد الأنود ، فإن كثافة الطاقة – التي تحدد سعة البطارية – ستزداد، كان لهذه الطريقة نقطة ضعف خطيرة تسبب تورمًا كبيرًا في حجم الأنود وتقليل دورة حياة البطارية. تضخم بسبب عدم وجود تخزين مستقر لليثيوم في الأنود.
للتغلب على هذه المشكلة ، نجح فريق البحث في تطوير بطارية خالية من الأنود في سائل إلكتروليت شائع الاستخدام قائم على الكربونات عن طريق إضافة ركيزة موصلة للأيونات. لا تشكل الركيزة طبقة واقية من الأنود فحسب ، بل تساعد أيضًا في تقليل التمدد الأكبر للأنود .
الركائز يمكنها تخزين الليثيوم
أظهرت الدراسة التي نُشرت الدراسة مؤخرًا في مجلة Advanced Functional Materials ، أن البطارية حافظت على قدرة عالية تبلغ 4.2 مللي أمبير سم -2 وكثافة تيار عالية تبلغ 2.1 مللي أمبير سم -2 لفترة طويلة في السائل المنحل بالكربونات، وقد ثبت أيضًا من الناحية النظرية ومن خلال التجارب أن الركائز يمكنها تخزين الليثيوم.
علاوة على ذلك ، فإن ما يلفت الانتباه أكثر هو أن الفريق نجح في إثبات الحالة الصلبة لخلايا نصفية باستخدام إلكتروليت صلب قائم على الكبريتيد من Argyrodite.
من المتوقع أن تعمل هذه البطارية على تسريع تسويق البطاريات غير المتفجرة لأنها تحتفظ بقدرة عالية لفترات أطول.
