سولارابيك، اليابان– 22 ديسمبر 2025: أثبتت تجارب علمية دقيقة أجراها باحثون في جامعة طوكيو للعلوم أن بطاريات أيونات الصوديوم (SIBs) تمتلك سرعة شحن ذاتية تتفوق بوضوح على بطاريات أيونات الليثيوم القياسية (LIBs)، في اكتشاف قد يعيد تشكيل مستقبل المركبات الكهربائية وتطبيقات الطاقة العالية. وقدمت الدراسة أدلة كمية دامغة تؤكد أن استخدام الكربون الصلب (Hard Carbon) كمادة للقطب السالب يسمح بإقحام الأيونات بسرعة أكبر مما كان معتقداً سابقاً، وهو ما يدحض الفكرة السائدة بأن بطاريات الصوديوم مجرد بديل اقتصادي منخفض التكلفة، ويرشحها لتكون اللاعب الأساسي في أنظمة الطاقة المتجددة، لا سيما مع وفرة خام الصوديوم عالمياً مقارنة بالليثيوم.
تجاوز عقبات القياس بـ«القطب المخفف»
نجح الفريق البحثي بقيادة البروفيسور شينيتشي كومابا، وبمشاركة مرشح الدكتوراه يوكي فوجيي والأستاذ المساعد زكاري ت. غوساج، في حل معضلة تقنية لازمت اختبارات البطاريات لسنوات، تمثلت في التقليل من تقدير قدرات الكربون الصلب بسبب “فرط الجهد التركيزي” في الأقطاب المركبة الكثيفة، حيث كانت تحدث “اختناقات مرورية أيونية” تعيق قياس السرعة الحقيقية للتفاعل. ولجأ الباحثون إلى تقنية مبتكرة تُعرف بـ”طريقة القطب المخفف”، خلطوا فيها جزيئات الكربون الصلب مع مسحوق أوكسيد الألمنيوم الخامل كهروكيميائياً لعزل الجزيئات وضمان إحاطتها بإمداد أيوني كافٍ. وبالإضافة إلى ذلك، مكنت هذه المنهجية الفريق من قياس ومقارنة المعدلات القصوى لعملية “الصودمة” (إقحام الصوديوم) مقابل “الليثنة” (إقحام الليثيوم) بدقة متناهية، في حين أنه لم يكن ممكناً رصد هذه الفروقات الجوهرية باستخدام طرق الاختبار التقليدية التي كانت تحجب الحد الأساسي لمعدل الشحن للمادة نفسها.
كيمياء أسرع واستقرار حراري فائق
أظهرت التحليلات المعمقة باستخدام الفولتامترية الحلقية ومطيافية المقاومة الكهروكيميائية أن معامل الانتشار الظاهري للصوديوم أعلى بشكل عام من الليثيوم، مما يعني حركية أسرع للأيونات داخل المادة. وحددت الدراسة أن عنق الزجاجة في عملية الشحن يكمن في آلية “ملء المسام”، حيث تتجمع الأيونات لتشكل عناقيد شبه فلزية داخل المسام النانوية للكربون. من ناحية أخرى، كشف التحليل الحركي الكيميائي أن الصوديوم يتطلب طاقة تنشيط أقل بكثير من الليثيوم لتكوين هذه العناقيد، مما يفسر السرعة الفائقة في الأداء ويشير إلى أن عملية إقحام الصوديوم أقل حساسية لتغيرات درجات الحرارة، ما يمنحها استقراراً حرارياً أفضل. كما أنه وبحسب تصريحات البروفيسور كومابا، فإن هذه النتائج تثبت كمياً أن بطاريات الصوديوم التي تعتمد على أنود الكربون الصلب ليست فقط بديلاً آمناً، بل تمتلك ميزات أداء حقيقية تجعلها الخيار الأمثل للتطبيقات التي تتطلب طاقة عالية وسرعة شحن فائقة.
تابعونا على لينكيد إن Linked–in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: tus
