سولارابيك، الصين – 5 أغسطس 2025:كشف فريق من العلماء الصينيين عن دور حاسم لمركبات البورون في معالجة أبرز التحديات التي تعيق التوسع في استخدام بطاريات الليثيوم المعدني، مؤكدين أن إضافة هذه المركبات إلى الكهرليتات يساهم في تحقيق استقرار طويل الأمد وكفاءة عالية. توصل الباحثون في جامعة نانكاي الصينية إلى أن هذه الإضافات تعالج بشكل مباشر المشكلات الجوهرية مثل تكوّن تشعبات (شجيرات) الليثيوم التي تسبب قصر في الدارة، وتدني عمر البطارية، وانخفاض الكفاءة أثناء الشحن والتفريغ، مما يفتح الباب أمام تطبيقات عملية لأنظمة البطاريات ذات كثافة الطاقة الفائقة التي تتجاوز 500 واط ساعي\كجم.
آلية عمل دقيقة على الأقطاب
تُظهر الدراسة المنشورة في مجلة Science China Chemistry أن إضافات البورون تعمل بآلية مزدوجة وفريدة. فعند قطب الأنود (المصعد)، يساعد النقص الإلكتروني القوي في مركبات البورون على إذابة طبقة أكسيد الليثيوم (Li2O) المتكونة، الأمر الذي يقلل من مقاومة نقل الشحنات ويعزز أداء المصعد المصنوع من الليثيوم المعدني. وعلى صعيد قطب الكاثود (المهبط)، يسهّل التحلل التأكسدي لهذه الإضافات تكوين طبقة واجهة بينية متينة وصلبة، تحمي المصاعد عالية الجهد وتمنحها استقرارًا دورانيًا طويلًا. كما تمتد فوائدها لتشمل بطاريات الليثيوم/فلوريد الكربون (Li/CFx)، حيث تذيب رواسب فلوريد الليثيوم (LiF) لترفع من معامل انتشار أيونات الليثيوم وتحسن سعة التفريغ بشكل ملحوظ.
نتائج مثبتة وتطبيقات واعدة
يؤكد البحث أن الخصائص الفيزيائية والكيميائية للإلكتروليت تعتمد بشكل أساسي على بنية مركب البورون المستخدم وحجم الأنيون. وقد اختبر الفريق أربع إضافات مختلفة، وتبيّن أن مركب “ثلاثي (سداسي فلورو أيزوبروبيل) البورات” (THFPB) هو الأكثر فعالية بفضل امتلاكه لأعلى قيمة جهد كهروستاتيكي، مما يجعله جاذبًا قويًا للأنيونات. وأثبتت محاكاة الديناميكا الجزيئية والتوصيف الطيفي أن إضافة هذا المركب يعزز تكتل الأيونات في بنية الكهرليت، مما يدعم تكوين الواجهات البينية الصلبة. وتجسدت هذه النتائج عمليًا في بطارية (Li∥LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2) استخدمت مصعد ليثيوم رقيق ومهبط عالي التحميل، حيث حافظت البطارية على 80% من سعتها بعد 150 دورة شحن وتفريغ عند إضافة 0.1 مولار فقط من مركب (THFPB)، مما يبرهن على قدرة هذه التقنية على دفع أنظمة تخزين الطاقة نحو مستويات جديدة من الكفاءة والاعتمادية.
.تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر:interesting engineering
