سولارابيك، الصين – 23 مارس 2025: يشهد عالم تكنولوجيا البطاريات تطورًا هائلاً قد يغير مستقبل السيارات الكهربائية والأجهزة الإلكترونية، وذلك بفضل ابتكار مادة جديدة في الصين تُستخدم في بطاريات السيارات الكهربائية و تُشحن في غضون ثوان معدودة. ووفقاً لفريق العلماء الصينيين فإن هذه المادة الثورية تَعِدُ بتحقيق قفزة نوعية في سرعة شحن البطاريات دون التأثير على أدائها أو عمرها الافتراضي.
مادة “سحرية” تُعيد تعريف مفهوم الشحن السريع
تُعرف المادة الجديدة باسم أوكسيد النيوبيوم والتنغستن (NbWO)، وهي مادة بلورية قام فريق العلماء في جامعة ونتشو بتصميمها وهندستها خصيصًا لتسريع عملية الشحن. يكشف البحث أن هذه المادة تُحسن حركة أيونات الليثيوم، وهو أمر أساسي لعملية الشحن السريع. ويشير الباحثون إلى أن سرعة الشحن الفائقة لهذه المادة تنبع من عملية “استرخاء شبكي” تعتمد على معدل الشحن وترتبط بظاهرة “جان-تيلر“.
استخدم العلماء مجاهر إلكترونية متقدمة للغاية لمراقبة سلوك المادة الجديدة أثناء الشحن. وتوصلوا إلى أن البنية البلورية لـ NbWO تتفاعل بشكل مختلف مع سرعات الشحن المتباينة. فعند الشحن البطيء، تترتب أيونات الليثيوم في أنماط منتظمة، مما يؤدي إلى حدوث تشوهات هيكلية. أما عند الشحن السريع، فتتوزع الأيونات بشكل عشوائي داخل المادة، مما يسهل حركتها ويسرع عملية الشحن. وأوضح الباحثون ياكينغ قوه وييفي يوان أنهم تمكنوا من “التعمق في علوم المواد على نطاق صغير للغاية” بفضل تقنيات التصوير المتقدمة، وهو ما ساهم في فهم آليات تخزين الليثيوم في مواد الشحن السريع.
أداء مذهل وتحديات مستقبلية
أظهرت الاختبارات الأولية نتائج مذهلة للمادة الجديدة. فقد تمكنت مادة rGO/Nb₁₆W₅O₅₅، وهي النسخة المعدلة من NbWO، من تحقيق شحن بنسبة 68.5% من سعتها النظرية في 45 ثانية فقط عند شحنها بدرجة حرارة 80 مئوية. والأهم من ذلك، حافظت البطاريات المصنوعة من هذه المادة على 77% من سعتها الأصلية حتى بعد 500 دورة شحن سريع. كما سجلت المادة كثافة طاقة عالية، حيث وصلت إلى 406 واط/ساعة لكل كيلوغرام في ظروف الطاقة المنخفضة، و186 واط/ساعة لكل كيلوغرام عند مخرجات الطاقة العالية. يذكر أن العلماء اقترحوا استراتيجية هندسة الواجهة التي تعمل على نقل أيونات الليثيوم المذابة المحيطة بأسطح NbWO إلى فتحات الأنفاق الموجهة حيث يكون تداخل أيونات الليثيوم أكثر ملاءمة مع حاجز طاقة منخفض. وعلى الرغم من هذه النتائج الواعدة، يُقر الباحثون بوجود تحديات تقنية لا تزال قائمة قبل أن يصبح بالإمكان تسويق هذه التكنولوجيا تجاريًا.
تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: interesting engineering
image credit: canva
