نجح فريق بحثي صيني في ابتكار طريقة جديدة لإعادة إحياء بطاريات الليثيوم أيون القديمة باستخدام مركّبات طبيعية مستخلصة من الشاي.
وأوضح الباحثون من الأكاديمية الصينية للعلوم، بالتعاون مع جامعة تسينغهوا وجامعة سوتشو للتكنولوجيا، أن هذه الطريقة تمثل تقدماً واعداً نحو حلول أكثر استدامة لإعادة تدوير بطاريات الطاقة، ونُشرت النتائج، الجمعة، في دورية «Advanced Materials».
ومع التوسع الكبير في استخدام بطاريات الليثيوم أيون، خصوصاً داخل المركبات الكهربائية الجديدة، برزت مشكلة انتهاء العمر الافتراضي لهذه البطاريات على نطاق واسع، مما أدى إلى تراكم كميات ضخمة منها بعد خروجها من الخدمة. ويضع هذا التزايد السريع في البطاريات المستعملة تحدياً جديداً أمام الحكومات والشركات، خصوصاً في ظل محدودية الحلول المتاحة للتعامل معها بطرق آمنة ومستدامة.
وتعتمد طرق إعادة التدوير التقليدية، مثل المعالجة المائية التي تقوم على إذابة المعادن باستخدام المواد الكيميائية، والمعالجة الحرارية التي تستخدم درجات حرارة عالية لاستخلاص العناصر، على استخراج المعادن الثمينة فقط، وهو ما يجعلها غير مجدية اقتصادياً في حالة أقطاب فوسفات حديد الليثيوم (LiFePO₄)، وهي المادة التي تُستخدم ككاثود (القطب الموجب) في بطاريات الليثيوم أيون، نظراً لانخفاض قيمتها المعدنية.
في المقابل، توفر التقنية الجديدة بديلاً أكثر كفاءة واستدامة، إذ تسمح بإعادة إحياء الأقطاب المتدهورة نفسها واستعادتها للعمل من جديد، بدلاً من تفكيكها لاستخراج المعادن فقط، الأمر الذي يقلل التكلفة ويحد من الأثر البيئي، حسب النتائج.
وخلال الدراسة، اعتمد الفريق على «البوليفينولات»، وهي مركّبات طبيعية موجودة في الشاي، بوصفها مصدراً للإلكترونات. وبالتكامل مع أملاح الليثيوم، تمكن الباحثون من تحويل أقطاب البطاريات من طور التدهور إلى الطور النشط مجدداً. كما أسهمت التقنية في تقليل العيوب البنيوية الضارة التي تعيق حركة أيونات الليثيوم، وإعادة بناء قنوات سريعة لنقلها داخل القطب، مما عزز الأداء الكهربائي للبطارية.
ولمعالجة التلف الذي يصيب الطبقة الكربونية السطحية مع الاستخدام الطويل، أضاف الباحثون مصدراً للألمنيوم أثناء عملية التجديد. وقد سمح ذلك بتكوين طبقة مركبة دقيقة من «فوسفات الألمنيوم» (AlPO₄) و«فوسفات الليثيوم» (Li₃PO₄) في المناطق المتضررة، ما أعاد بناء قنوات فعّالة لنقل الإلكترونات والأيونات معاً. كما أدى دمج الألمنيوم جزئياً داخل البنية البلورية إلى تحسين الاستقرار الهيكلي للبطارية ومنع هجرة أيونات الحديد، وهو ما يطيل عمرها الافتراضي دون التأثير على كثافة الطاقة.
وأشار الفريق البحثي إلى أن هذه الاستراتيجية الطبيعية لا تقدم فقط بديلاً صديقاً للبيئة، بل تمثل أيضاً حلاً عملياً وأقل تكلفة للتعامل مع مشكلة النفايات المتزايدة لبطاريات الليثيوم أيون، خصوصاً مع التوسع المستمر في استخدام المركبات الكهربائية.
