سولارابيك، الولايات المتحدة الأمريكية- 11 يونيو 2025: حقق فريق من العلماء إنجازًا علميًّا نوعيًّا قد يعيد رسم ملامح مستقبل الطاقة، وذلك بتطوير بطارية ليثيوم-هواء صلبة الحالة، توفر كثافة طاقة تفوق بأربعة أضعاف تلك التي توفّرها بطاريات ليثيوم-أيون المستخدمة حاليًّا في السيارات الكهربائية والهواتف الذكية.
ويتوقّع الباحثون من معهد إلينوي للتكنولوجيا ومختبر أرجون الوطني (Argonne National Laboratory) أن يُحدث هذا الابتكار، الذي ينافس البنزين في كثافة الطاقة، نقلة نوعية في مجال صناعة السيارات الكهربائية وتخزين الطاقة المتجددة. وتصل كثافة الطاقة المتوقعة لهذه البطارية إلى 1200 واط-ساعة لكل كيلوغرام، وهو أعلى رقم مسجّل حتى الآن بين تقنيات البطاريات القابلة لإعادة الشحن، ما يمهّد الطريق لسيارات كهربائية أخف وزنًا وأطول مدى.
كيمياء رباعية وتصميم أكثر أمانًا
يكمن سر هذا التقدّم في تمكين تفاعل كيميائي رباعي الإلكترونات داخل بطارية ليثيوم-هواء، تعمل في درجة حرارة الغرفة. وقد تخطّت هذه التقنية حدود الجيل السابق من بطاريات الليثيوم التي كانت تعتمد على تفاعلات بإلكترون أو إلكترونين، وتنتج مركبات مثل فوق أكسيد الليثيوم (LiO₂) أو بيروكسيد الليثيوم (Li₂O₂) ذات القدرة المحدودة على تخزين الطاقة.
ويتيح التصميم الجديد تكوين وتفكيك مركب أكسيد الليثيوم (Li₂O)، وهو مسار تفاعل يُخزّن طاقة أكبر بكثير. واستبدل العلماء الكهرليتات السائلة القابلة للاشتعال بكهرليت صلب مركّب من مصفوفة بوليمر أكسيد البولي إيثيلين السيراميكي، مدعّمة بجسيمات نانوية غنية بالليثيوم، ما يُعزّز عامل الأمان ويمنع مخاطر التسرب والاشتعال. ويضمن محفّز فوسفيد ثلاثي الموليبدينوم (Mo₃P) استقرار التفاعل وسلاسة انتقال الإلكترونات الأربعة.
أداء واعد وآفاق تجارية
أظهرت الاختبارات المعملية قدرة البطارية الجديدة على تحمل أكثر من 1000 دورة شحن وتفريغ دون تدهور يُذكر في الأداء، وهو ما يُعدّ مؤشرًا جوهريًّا على إمكان استخدامها تجاريًّا. كما تمكّن الفريق من تأكيد التفاعل الكيميائي المطلوب باستخدام المجهر الإلكتروني النافذ بالتبريد (Cryo-TEM)، في مركز وزارة الطاقة للمواد النانوية، والذي أثبت تكوين وتفكك مركب أكسيد الليثيوم بشكل عكسي.
ويُمهّد هذا الإنجاز، المدعوم من وزارة الطاقة الأمريكية (U.S. Department of Energy)، والمؤسسة الوطنية للعلوم (National Science Foundation)، ومؤسسة كيك (Keck Foundation)، الطريق نحو جيل جديد من البطاريات الصلبة، الآمنة، وعالية الكثافة، القادرة على إحداث تحوّل جذري في مدى السيارات الكهربائية، وتوفير حلول فعالة لتخزين الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، ما يُسرّع من التحوّل نحو عالم أكثر استدامة يعتمد على الكهرباء.
تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: interesting engineering
