يمكن أن يكون الطيران أمرًا مرهقًا، خاصة بالنسبة لبطارية الليثيوم أيون التي تشغل الطائرة بدون طيار، يؤدي الضغط الزائد على هذه الخلايا إلى تلفها وتقصير العمر الإجمالي للجهاز.
يُظهر البحث في ACS Energy Letters إمكانية تحسين البطاريات في المركبات الكهربائية الجوية التي تقلع وتهبط عموديًا.
طور الفريق إلكتروليتًا جديدًا لمواجهة هذه التحديات، وقال إن البطاريات “المجهدة” يمكن أن يكون لها أيضًا عمر ثانٍ في التطبيقات الأقل جهدًا.
لقد ازدهرت شعبية بطاريات الليثيوم أيون (LiBs) بفضل قدرتها على تعبئة كمية كبيرة من الطاقة في حزمة صغيرة وخفيفة نسبيًا. لكنها ليست مثالية، خاصة عندما يلزم سحب قدر كبير من هذه الطاقة من خلية البطارية في فترة زمنية قصيرة.
على سبيل المثال، تضع الطائرات بدون طيار ضغطًا كبيرًا على بطارياتها أثناء الإقلاع. في حين أن طائرات الهوايات بدون طيار تستخدم تقليديًا بطاريات بوليمر ليثيوم أيون بدلاً من LiBs، فإن كثافة الطاقة العالية للأخيرة مناسبة بشكل أفضل للطائرات بدون طيار ذات الخدمة الشاقة، مثل تلك التي تقوم بتوصيل البضائع إلى مواقع نائية.
لفهم أفضل لكيفية تأثير أحداث الضغط العالي مثل الإقلاع على استقرار LiB، قام إلياس بيلهارواك ومارم ديكسيت وزملاؤه “بالتأكيد” على مجموعة من LiBs والتحقيق في كيفية تغير أدائها.
قام الباحثون بتصنيع مجموعة من خلايا LiB تحتوي على إلكتروليت مصمم خصيصًا وسريع الشحن والتفريغ، وبعد ذلك، استنزفوا 15 ضعف السعة المثلى للبطارية، أي إجمالي كمية الطاقة التي يمكنها تخزينها، لمدة 45 ثانية.
قامت هذه العملية بمحاكاة السحب السريع عالي الطاقة، المعروف أيضًا باسم التفريغ، المطلوب أثناء الإقلاع العمودي.
بعد نبض التفريغ الأولي، تم تجفيف الخلايا بمعدل تفريغ أكثر طبيعية ثم إعادة شحنها، وجد الفريق أن أيًا من الخلايا التي تم اختبارها لم تصمد لأكثر من 100 دورة في ظل ظروف الضغط العالي هذه، حيث بدأ معظمها في إظهار انخفاض الأداء حوالي 85 دورة.
بعد تعرضها للإجهاد، أخضع الباحثون خلايا LiB لسحب طاقة أكثر طبيعية وبمعدل أقل.
في هذه التجربة، لاحظوا أن الخلايا احتفظت جزئيًا بقدراتها في ظل ظروف منخفضة المعدل ولكنها فشلت بسرعة عند وضعها تحت ظروف استنزاف التيار السريع مرة أخرى.
تشير هذه النتائج إلى أن LiBs المستخدمة عادة في الطائرات بدون طيار قد لا تتمتع بالخصائص اللازمة للاستخدامات طويلة المدى وعالية الضغط، ولكن يمكن إيقافها عن العمل وتلبية متطلبات الطاقة الأكثر نموذجية في تطبيقات أخرى، مثل البطاريات الاحتياطية لإمدادات الطاقة وتخزين شبكة الطاقة.
ويقول الباحثون، إن هناك حاجة إلى مزيد من العمل لتطوير تقنيات البطاريات البديلة الأكثر ملاءمة للإقلاع العمودي والتطبيقات الأخرى التي تتطلب طاقة عالية.
