سولارابيك، كندا – 18 نوفمبر 2025: كشف باحثون في جامعة ويسترن في أونتاريو بكندا، بقيادة البروفيسور يانغ تشاو، عن تصميم رائد لبطارية صوديوم جديدة بالحالة الصلبة، يُحتمل أن يُحدث تحولاً في أنظمة تخزين الطاقة، مقدماً بديلاً أرخص وأكثر أمانًا واستدامة لبطاريات الليثيوم. يستبدل التصميم الجديد عنصر الليثيوم (Li)، المعروف بتكلفته العالية وقابليته للاشتعال وندرته المتزايدة، بالصوديوم (Na)، أحد أكثر العناصر وفرة على وجه الأرض. يقرّب هذا الإنجاز تكنولوجيا بطاريات الصوديوم الصلبة من تشغيل المركبات الكهربائية وشبكات الطاقة المتجددة الضخمة.
تحدي الموصلية وحل الكبريت والكلور
يسعى الابتكار لحل القيود الواضحة لبطاريات الليثيوم-أيون الحالية، التي تعتمد على مواد نادرة ومكلفة وتستخدم كهرليتات سائلة قابلة للاشتعال، مما يزيد مخاطر الحريق. من ناحية أخرى، تستخدم البطاريات الصلبة كهرليتات صلبة لتعزيز الأمان وتوفير كثافة طاقة أعلى. في حين أنه كان من الصعب تاريخيًا بناء بطارية صوديوم صلبة قادرة على توصيل الأيونات بكفاءة، تمكن فريق تشاو من معالجة هذه العقبة بتطوير مادة كهرليت صلبة جديدة تتكون من الكبريت والكلور. كما أنه، وبإضافة الكبريت إلى البنية البلورية للمادة، نجح الفريق في مساعدة أيونات الصوديوم على الانتقال بفاعلية عبر المادة، وهو ما كانت تعاني منه الكهرليتات التقليدية، مع تعزيز قوة المادة في نفس الوقت.
نتائج مُبشرة بالسنكروترون وتطبيقات واعدة
أظهرت الاختبارات المعملية نتائج ممتازة للمادة الجديدة؛ فبالإضافة إلى ناقليتها العالية لأيونات الصوديوم، أبدت مرونة حرارية وميكانيكية فائقة. ويُعد هذا المستوى من المرونة ضروريًا للأداء في الظروف الواقعية لتحمل آلاف دورات الشحن والتفريغ ودرجات الحرارة القاسية، مما يجعلها مثالية للمركبات الكهربائية وتخزين طاقة الشبكات والإلكترونيات المحمولة. وبالإضافة إلى ذلك، استخدم الفريق منشأة “مصدر الضوء الكندي” (CLS) السنكروترون في جامعة ساسكاتشوان لفهم الابتكار، حيث أتاحت الأشعة السينية عالية الطاقة رؤية البيئة الكيميائية الموضعية ومسارات الأيونات وهياكل الترابط. ورغم أن تسويق هذه البطاريات تجاريًا لا يزال يتطلب عدة سنوات، يؤكد الباحثون أنهم يحرزون “تقدمًا حقيقيًا” نحو بطاريات أكثر أمانًا وفعالية من حيث التكلفة.
تابعونا على لينكيد إن Linked–in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: interesting engineering
