سولارابيك، ألمانيا- 10 مايو 2025: كشف علماء ألمان في جامعة ميونخ التقنية (TUM) ومعهد أبحاث الطاقة التابع لها (TUMint.Energy Research) عن تطوير مادة مبتكرة لبطاريات الحالة الصلبة، تُظهر قدرة قياسية على توصيل أيونات الليثيوم بسرعة تفوق أي بديل معروف حاليًا بأكثر من ثلاثين بالمئة. يفتح هذا الإنجاز الباب واسعًا أمام مستقبل تعد فيه البطاريات أكثر أمانًا وكفاءة، مع إمكانية شحن الأجهزة بشكل أسرع بكثير مما هو متاح اليوم، وقد يمثل نقطة تحول حاسمة في تقنيات تخزين الطاقة.
تركيبة مبتكرة تُطلق العنان للأيونات
تعتمد المادة الجديدة على تركيبة فريدة من عناصر الليثيوم والأنتيمون والسكانديوم. توصل الفريق البحثي، بقيادة البروفيسور توماس ف. فاسلر من قسم الكيمياء غير العضوية المتخصص في المواد الجديدة، إلى هذا الإنجاز عبر استبدال جزئي لذرات الليثيوم في مركب “أنتيمونيد الليثيوم” بذرات السكانديوم. أدى هذا التعديل الدقيق إلى إحداث “فجوات” متناهية الصغر ضمن الشبكة البلورية للمادة الناقلة. تسمح هذه الفجوات، المصممة هندسيًا، لأيونات الليثيوم بالتحرك بحرية أكبر وسرعة معززة عبر هيكل المادة، مما يرفع من “حركية الأيونات” بشكل ملحوظ مقارنة بالمواد المستخدمة سابقًا. وقد أكدت النتائج، التي تجاوزت المعايير المرجعية المعروفة بفارق كبير، صحتها عبر اختبارات مستقلة أجراها فريق البروفيسور هوبرت جاستايجر بقسم الكيمياء الكهربائية التقنية في الجامعة. أوضح توبياس كوتش، المؤلف المشارك الذي قاد اختبارات التحقق، أن ناقلية المادة للكهرباء، بالإضافة إلى الأيونات، شكل تحديًا استدعى تكييف طرق القياس المتبعة.
خصائص واعدة ونموذج لمواد مستقبلية
تتميز المادة المطورة بالاستقرار الحراري، ويمكن تصنيعها اعتمادًا على عمليات كيميائية راسخة ومُجربة، ما يسهل إمكانية إنتاجها على نطاق واسع. يرى البروفيسور فاسلر أن دمج كميات صغيرة من السكانديوم كشف عن مبدأ جديد قد يصبح بمثابة نموذج أولي لتوليفات عنصرية أخرى، معربًا عن تفاؤله رغم الحاجة لمزيد من الاختبارات قبل استخدام المادة في خلايا البطاريات التجارية. وبفضل قدرة المادة على توصيل الأيونات والإلكترونات معًا، فإنها تُعتبر مناسبة جدًا كمادة مضافة في الأقطاب الكهربائية، وهو ما دفع الفريق بالفعل لتسجيل براءة اختراع لهذا التطوير نظراً لتطبيقاته العملية الواعدة. أشارت جينغوين جيانغ، العالمة بمعهد أبحاث الطاقة والمؤلفة الرئيسية للدراسة، إلى أن هذا المفهوم القائم على توليفة “ليثيوم-أنتيمون-سكانديوم” يمكن تطبيقه بسهولة على أنظمة “ليثيوم-فوسفور”، ويتميز ببساطته مقارنة بحامل الرقم القياسي السابق الذي اعتمد على “ليثيوم-كبريت” وخمسة عناصر إضافية لتحسين الأداء. يُمول هذا البحث من وزارة الشؤون الاقتصادية والتنمية الإقليمية والطاقة بولاية بافاريا الألمانية.
تابعونا على لينكيد إن Linked–in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: tum
