سولارابيك، الولايات المتحدة الأمريكية – 7 أبريل 2025: يكشف نموذج حاسوبي رائد طورته باحثة في جامعة ويسكونسن-ماديسون عن الآليات الدقيقة وراء فشل بطاريات الليثيوم-أيون، لا سيما عند تعرضها للشحن السريع. يركز هذا الإنجاز العلمي على ظاهرة “ترسيب الليثيوم” (Lithium Plating)، التي طالما شكلت لغزًا، وهي عملية تراكم الليثيوم المعدني على سطح المصعد (القطب السالب) مما يؤدي إلى السخونة الزائدة، تدهور الأداء، وحتى خطر الاشتعال في الأجهزة المستخدمة يوميًا من الهواتف إلى السيارات الكهربائية. يمثل فهم هذه الظاهرة تحديًا كبيرًا يعيق التبني الواسع لتقنيات الشحن فائق السرعة نظرًا لمخاوف السلامة وتأثيرها السلبي على عمر البطارية الافتراضي.
نموذج مبتكر ومخطط توضيحي لفهم الترسيب
توضح الأستاذة المساعدة “وييو لي”، مطورة النموذج، أن ابتكارها ينجح في تمثيل التفاعل المعقد بين حركة الأيونات والتفاعلات الكهروكيميائية داخل مصعد الجرافيت، وهو مكون أساسي في هذه البطاريات. وقد مكّن النموذج الباحثة من استنباط علاقات تربط بين عوامل رئيسية، كظروف التشغيل وخصائص المواد، ولحظة بدء عملية الترسيب الخطيرة. وتُوجت هذه النتائج بإنشاء “مخطط ترسيب الليثيوم”، وهو أداة بيانية تقدم توجيهات عملية قائمة على الفيزياء لاستراتيجيات التخفيف من الترسيب، وتتميز بسهولة الوصول إليها للباحثين دون الحاجة لمحاكاة معقدة. وتشير الدراسة الجديدة إلى اشتقاق صيغة تحليلية تربط زمن بدء الترسيب بهذه العوامل، مقدمة فهمًا أشمل يتجاوز الدراسات السابقة التي اقتصرت غالبًا على الظروف التشغيلية القاسية.
نحو بطاريات آمنة وتصميم أمثل لبروتوكولات الشحن
يترجم هذا الفهم العميق لظاهرة الترسيب إلى إمكانية ملموسة لتصميم بطاريات ليثيوم-أيون سريعة الشحن تتسم بمستويات أمان أعلى وعمر افتراضي أطول. تتيح نتائج الدراسة للباحثين والمصنعين ليس فقط اختيار وتطوير مواد متقدمة للبطاريات، بل الأهم من ذلك، تصميم بروتوكولات شحن محسّنة تقلل من مخاطر الترسيب وتطيل عمر البطارية بشكل فعال. وتعتزم البروفيسورة “لي” مواصلة تطوير النموذج ليشمل تأثير العوامل الميكانيكية، مثل الإجهادات المتولدة داخل مكونات البطارية، ودورها المحتمل في تحفيز أو تثبيط عملية ترسيب الليثيوم، مما يعد بمزيد من التقدم في مجال تخزين الطاقة.
تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: wisc
image credit: canva
