سولارابيك، كوريا- 8 فبراير 2025: أحدثت جامعة سيؤول الوطنية للعلوم والتكنولوجيا (Seoultech) طفرة نوعية في تكنولوجيا بطاريات الليثيوم أيون، مما يمنح السيارات الكهربائية مدى أطول ويبشر بعهد جديد لأنظمة تخزين الطاقة، حيث تم تطوير تقنية مبتكرة تعزز أداء واستقرار مهابط البطاريات المصنوعة من مادة LiNi₀.₅Mn₁.₅O₄ (LNMO) والتي تعتبر مادة واعدة للبطاريات عالية الطاقة.
تحدي التحلل الكهربائي
لطالما اعتُبرت مهابط LNMO مادة واعدة بفضل استقرارها الحراري وكفاءتها من حيث التكلفة، كما أنها تتميز بقدرتها على تحمل الجهد العالي. من ناحية أخرى، كان التحدي الأكبر يكمن في التفاعلات الجانبية غير المرغوب فيها، مثل تحلل الكهرليت، الذي يحدث عند الواجهة بين المهبط والكهرليت السائل، مما يؤدي إلى تكوين طبقة مقاومة على سطح المهبط تعيق تدفق أيونات الليثيوم وتُفقد البطارية جزءًا من كفاءتها بمرور الوقت. مما يؤدي إلى تدهور أداء البطارية وتقليل عمرها الافتراضي.
حل مبتكر وهندسة مزدوجة
للتغلب على هذه المعضلة، ابتكر فريق البحث، بقيادة البروفيسور دونغ ووك هان، تقنية فريدة تعتمد على الهندسة المزدوجة. إذ تم إدخال سطح خارجي غنيِ بكربونات البوتاسيوم K₂CO₃، بالإضافة طبقة سطحية منزوعة الليثيوم جزئيًا من جزيئات LNMO من خلال طريقة الكيمياء الرطبة بمساعدة هيدروكسيد البوتاسيوم KOH. يؤدي تأثير هذه الطبقات إلى زيادة الاستقرار الحراري لمهابط LNMO وتحسين أداء دورات الشحن والتفريغ.
وتم يتم إنشاء مسارات خالية من الليثيوم داخل الطبقة تحت السطحية لجزيئات LNMO، مما سهل من حركة أيونات الليثيوم بشكل أسرع وأكثر كفاءة وأتاح عمليات شحن وتفريغ أسرع. وعلاوة على ذلك، وضع الباحثون طبقة واقية من K₂CO₃ على سطح جزيئات LNMO، لتعمل كحاجز يمنع تحلل الكهرليت ويعيق تكون طبقة المقاومة التي تضعف الأداء.
نتائج واعدة وآثار بعيدة المدى
أظهرت الاختبارات نتائج مبهرة، حيث حققت المهابط المُهندسة سطحيًا قدرة تفريغ تبلغ حوالي 110 مللي أمبير/غرام مع الاحتفاظ بنسبة 97% من السعة بعد 100 دورة، مُقارنةً بقدرة تفريغ 89 مللي أمبير/غرام والاحتفاظ بنسبة 91% فقط لمهابط LNMO غير المُعالجة. تحمل هذه النتائج الواعدة في طياتها آثارًا بعيدة المدى على صناعة السيارات الكهربائية، حيث يُمكن أن تُساهم هذه التقنية في زيادة مدى السيارات الكهربائية بشكل ملحوظ وتحسين كفاءة أنظمة تخزين الطاقة. كما يُمكن أن تُؤدي إلى تطوير بطاريات أكثر أمانًا واستدامة.
تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: interesting engineering
