بطارية ليثيوم-معدن تشحن في 12 دقيقة وتقطع 800 كم بشحنة واحدة
بطاريات المستقبل.. عمر افتراضي يتجاوز 300 ألف كم وشحن فائق السرعة في ربع ساعة
كشف باحثون كوريون عن اختراق علمي جديد في تكنولوجيا بطاريات السيارات الكهربائية، بعد نجاحهم في حل مشكلة “التغصّنات” التي طالما أعاقت تطوير بطاريات الليثيوم-معدن.
فبينما تقتصر بطاريات الليثيوم-أيون التقليدية على مدى أقصاه 600 كيلومتر، تتيح البطارية الجديدة قطع مسافة تصل إلى 800 كيلومتر بشحنة واحدة، مع عمر تشغيلي يتجاوز 300 ألف كيلومتر، وزمن شحن فائق السرعة لا يتعدى 12 دقيقة.
وطوّر فريق بحثي من مختبر “فرونتير ريسيرش لاب” (FRL) – وهو مشروع مشترك بين البروفيسور هي تاك كيم من قسم الهندسة الكيميائية والجزيئية الحيوية بجامعة كايست، وشركة LG Energy Solution – تقنية مبتكرة تعتمد على “إلكتروليت سائل مانع للتماسك”، ما أدى إلى رفع كفاءة البطاريات بشكل غير مسبوق.4
وقد نُشرت نتائج البحث في مجلة Nature Energy.
“التغصّنات”
تستبدل بطاريات الليثيوم-معدن الأنود الجرافيتي – المستخدم في بطاريات الليثيوم-أيون – بمعدن الليثيوم، لكن هذا الأخير يواجه مشكلة تقنية تُعرف باسم “التغصّنات”.
وهي بلورات ليثيوم شجرية الشكل تتكون على سطح الأنود أثناء الشحن، ما يضر بأداء البطارية واستقرارها، ويؤدي أحيانًا إلى حدوث قصر داخلي خطير، خصوصًا في ظروف الشحن السريع.
وأوضح فريق FRL أن السبب الجذري لتكوّن التغصّنات خلال الشحن السريع يعود إلى “تماسك غير منتظم” على سطح الليثيوم.
ولحل ذلك، ابتكروا إلكتروليتًا سائلًا جديدًا يعتمد على بنية أيونية سالبة ضعيفة الارتباط بأيونات الليثيوم (Li⁺)، ما يقلل من عدم انتظام السطح ويكبح نمو التغصّنات حتى في ظروف الشحن السريع.
معالجة عيوب بطاريات الليثيوم
هذه التقنية تعالج أبطأ عيوب بطاريات الليثيوم-معدن، وهو بطء الشحن، مع الحفاظ على كثافة طاقتها العالية، وبهذا تمكّن الباحثون من الجمع بين مدى طويل، شحن سريع، وتشغيل آمن ومستقر.
وقال جي-يونج كيم، المدير التقني لشركة LG Energy Solution “أثمرت أربعة أعوام من التعاون بين LG وكايست من خلال FRL عن نتائج مهمة، سنواصل تعزيز شراكتنا بين الصناعة والأكاديميا لمواجهة التحديات التقنية وتحقيق أفضل النتائج في مجال البطاريات المستقبلية.”
ومن جانبه، أكد البروفيسور هي تاك كيم أن “هذا البحث يمثّل أساسًا رئيسيًا لتجاوز العقبات التقنية في بطاريات الليثيوم-معدن من خلال فهم البنية البينية، لقد تخطينا أكبر عائق أمام إدخال هذه البطاريات في السيارات الكهربائية”.
