طوّر باحثون في جامعة دوشيشا اليابانية بطارية ليثيوم أيون شبه صلبة مبتكرة تتميز بكفاءة وأمان أعلى وعمر أطول مقارنة بالبطاريات التقليدية.
وأوضح الفريق من خلال الدراسة التي نُشرت نتائجها، الاثنين، في دورية «Journal of Energy Storage» أن هذه البطارية تمثل خطوة واعدة نحو تحقيق انتشار واسع للسيارات الكهربائية مع تعزيز الاستدامة البيئية.
وتعد بطاريات الليثيوم أيون عنصراً حيوياً في تشغيل الأجهزة والسيارات الكهربائية، إلا أن المخاوف المتعلقة بالأمان، نتيجة الاعتماد على محلول عضوي يحتوي على مواد قابلة للاشتعال، تشكّل تحدياً كبيراً. وتقدم البطاريات الصلبة بديلاً أكثر أماناً، لكنها تواجه تحديات في واجهة الاتصال بين الأقطاب الصلبة والإلكتروليت، مما يؤثر على كفاءة نقل أيونات الليثيوم.
والإلكتروليت هو مكون أساسي في البطاريات، حيث يعمل كوسيط يسمح بمرور أيونات الليثيوم بين الأقطاب الكهربائية، ما يمكّن البطارية من تخزين الطاقة وإطلاقها عند الحاجة. وبينما يُستخدم الإلكتروليت السائل في البطاريات التقليدية، فإنه يكون عرضة للاشتعال، خصوصاً في درجات الحرارة المرتفعة. أما الإلكتروليت الصلب، فيوفر أماناً أعلى لكنه يعاني من انخفاض كفاءة الاتصال بين الأقطاب.
وللتغلب على هذه العقبات، طوّر الفريق بطارية شبه صلبة تجمع بين مزايا الإلكتروليت السائل والصلب. وتتميز هذه البطارية بقدرتها على تقليل مخاطر الاشتعال مع تحسين كفاءة تدفق الأيونات، مما يحقق أداءً أفضل.
واعتمد الباحثون في تصميم البطارية على صفيحة زجاجية سيراميكية ناقلة لأيونات الليثيوم لفصل الأقطاب؛ مما يضمن واجهة متماسكة وأداءً مستقراً. وأظهرت البطارية استقراراً حرارياً عالياً حتى عند درجات حرارة تصل إلى 150 درجة مئوية؛ مما يقلل من مخاطر الحوادث المرتبطة بارتفاع الحرارة. كما سجلت انخفاضاً ملحوظاً في التفاعلات الجانبية التي تؤدي إلى توليد الحرارة، مما يعزز سلامتها.
وفي اختبارات الشحن والتفريغ، قدمت البطارية أداءً متميزاً مع معدل تغيير منخفض في المقاومة الداخلية، ما يشير إلى دورة حياة طويلة، وفق الفريق. وقال الدكتور ريوسوكي كيدو، الباحث الرئيسي في الدراسة، إن «هذه البطارية يمكن أن تحسن كفاءة السيارات الكهربائية والطائرات اللاسلكية والأجهزة الذكية، مع دعم الجهود العالمية لتحقيق الحياد الكربوني.
وأضاف، عبر موقع «يوريك أليرت»، أن «تطوير بطاريات آمنة طويلة الأمد يُعد أمراً حيوياً، والبطارية شبه الصلبة التي طوّرناها تمثل خياراً مستقبلياً واعداً لتلبية احتياجات الأمان والكفاءة».
