تطوير بطارية ليثيوم كبريتية قادرة على الاحتفاظ بنسبة 80% من قدرتها على الشحن بعد 25 ألف دورة

نجح فريق دولي من المهندسين وعلماء المواد في تطوير بطارية ليثيوم كبريتية قادرة على الاحتفاظ بنسبة 80% من قدرتها على الشحن بعد 25 ألف دورة.

ونشرت ورقتهم البحثية في مجلة Nature .

ولجعل البطاريات أصغر حجمًا وأخف وزنًا، يبحث المهندسون باستمرار عن مواد جديدة.

وتميل مثل هذه الجهود إلى التركيز على الأقطاب الكهربائية التي يتم فيها تثبيت الليثيوم بواسطة مواد أخرى.

وقد يؤدي العثور على مادة أفضل لتثبيت الليثيوم إلى إنتاج بطارية أخف وزنًا وأكثر إحكامًا بشكل عام.

من بين المواد الواعدة الكبريت، وذلك لجودته ووفرته وتكلفته المنخفضة، ولكن من المؤسف أن بعض تفاعلات الكبريت مع الليثيوم تؤدي إلى فقدان الأيونات، والأسوأ من ذلك أنه يميل إلى التوسع، مما يؤدي إلى التدهور وقصر عمر البطارية.

بناء بطارية يمكنها الصمود لفترة أطول

وفي هذه الدراسة الجديدة، وجد فريق البحث العامل في الصين طريقة للتغلب على مثل هذه المشاكل وبنى بطارية يمكنها الصمود لفترة أطول من البطاريات الأخرى على مدى آلاف دورات إعادة الشحن.

يستخدم هذا النهج الكبريت لإنشاء قطب كهربائي صلب – يسمح هيكله الذري المسامي بانتشار الأيونات دون حركة الوسطاء.

لإنشاء القطب الكهربائي، أنشأ الفريق خليطًا يشبه الزجاج مصنوعًا من الكبريت والبورون والليثيوم والفوسفور واليود.

أثبت الأخير أنه المفتاح؛ فقد ساعد في تسريع حركة الإلكترونات خلال تفاعلات الأكسدة والاختزال، مما أدى إلى سرعات تفاعل أسرع.

وكانت النتيجة بطارية يمكن شحنها بسرعة، حتى عند تعرضها لدرجات حرارة عالية.

ولكن الأهم من ذلك، أن البطارية كانت قادرة على الاحتفاظ بسعة شحن 80% بعد خضوعها لـ 25000 دورة شحن- وهو تحسن ملحوظ مقارنة ببطاريات الليثيوم أيون النموذجية، والتي تميل إلى التدهور بعد 1000 دورة فقط.

ويشير الباحثون إلى أن هناك حاجة إلى مزيد من العمل لتحسين كثافة الطاقة وربما العثور على مواد أخرى لاستخدامها في الخليط لضمان الحصول على بطارية خفيفة الوزن.