ثورة في تخزين الطاقة.. بطاريات الليثيوم والكبريت الجديدة قادرة على الشحن في 5 دقائق فقط
البطارية الناتجة تحقق نسبة طاقة إلى وزن استثنائية تبلغ "26120 واط كجم -1 "
أظهر بحث جديد أن الجيل القادم من بطاريات الليثيوم والكبريت (Li||S) قد يكون قادرًا على الشحن في أقل من خمس دقائق، بدلاً من عدة ساعات كما هو الحال حاليًا.
تم نشر الورقة في مجلة Nature Nanotechnology .
قاد البروفيسور شيزانج تشياو، رئيس قسم تكنولوجيا النانو، ومدير مركز المواد في الطاقة والحفز الكيميائي في كلية الهندسة الكيميائية بجامعة أديلايد، فريقًا قام بفحص تفاعل اختزال الكبريت (SRR) وهو العملية المحورية التي تحكم الشحنة – معدل تفريغ بطاريات Li||S.
قال البروفيسور تشياو وهو زميل ARC الحائز على جائزة أستراليا: “لقد قمنا بالتحقق من العديد من المحفزات الكهربائية المعدنية الانتقالية القائمة على الكربون، بما في ذلك الحديد والكوبالت والنيكل والنحاس والزنك خلال SRR “، “تزداد معدلات التفاعل مع ارتفاع تركيزات polysulfide، حيث يعمل polysulfide كوسيط تفاعلي خلال SRR “.
صمم الفريق محفزًا كهربائيًا بمركب نانوي، يشتمل على مادة كربونية ومجموعات من الكوبالت والزنك (CoZn) .
وقال البروفيسور تشياو: “عندما يتم استخدام المحفز الكهربائي CoZn في بطاريات الليثيوم والكبريت، فإن البطارية الناتجة تحقق نسبة طاقة إلى وزن استثنائية تبلغ 26120 واط كجم -1 “.
وأضاف “يُظهر بحثنا تقدمًا كبيرًا، مما يمكّن بطاريات الليثيوم والكبريت من تحقيق الشحن/ التفريغ الكامل في أقل من خمس دقائق.”
تُستخدم بطاريات الليثيوم والكبريت عالية الطاقة في أجهزة مختلفة مثل الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والمركبات الكهربائية.
تعاني بطاريات الليثيوم والكبريت الحديثة من انخفاض معدلات الشحن والتفريغ، وتتطلب عادةً عدة ساعات – عادةً من ساعة إلى 10 ساعات- لدورة تفريغ شحن كاملة واحدة.
أول نهج شامل لمعالجة مشكلة معدلات الشحن
تعد دراسة الفريق أول نهج شامل لمعالجة مشكلة معدلات الشحن/التفريغ البطيئة في بطاريات الليثيوم-الكبريت، ولها تأثير كبير على العلماء الذين يصممون مواد المحفز الكهربائي والخبراء الذين يدرسون آليات تفاعل بطاريات الليثيوم-الكبريت.
وقال البروفيسور تشياو: “إن اختراقنا لديه القدرة على إحداث ثورة في تقنيات تخزين الطاقة وتعزيز تطوير أنظمة البطاريات عالية الأداء لمختلف التطبيقات”.
إن إمكانات الطاقة العالية لهذه البطاريات تجعلها مناسبة تمامًا للتطبيقات التي تتطلب الشحن والتفريغ السريع، مما يوفر أداءً وموثوقية معززين لكل من الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية وحلول تخزين الطاقة واسعة النطاق في تطبيقات الشبكة.
