سولارابيك، اليابان– 24 نوفمبر 2025: أعلن فريق بحثي مشترك من المعهد الوطني لعلوم المواد (NIMS) في اليابان وشركة “تويو تانسو” المتخصصة في الكربون، عن تطوير قطب كربوني مبتكر نجح في معالجة “العيوب القاتلة” الثلاثة التي لطالما أعاقت انتشار بطاريات “الليثيوم-هواء”، والمتمثلة في انخفاض ناتج الطاقة، وقصر العمر الافتراضي، وضعف قابلية التوسع الصناعي. وكشفت الدراسة عن نجاح الفريق في بناء نموذج أولي لبطارية مكدسة (Stacked) من فئة 1 واط/ساعة باستخدام قطب بمساحة 4 سم × 4 سم، مؤكدين عملها باستقرار تام، مما يمهد الطريق لنهاية عصر المركبات الكهربائية قصيرة المدى ويجعل حلم الطائرات الكهربائية والتاكسي الجوي أقرب للتطبيق العملي من أي وقت مضى.
تصميم ثوري وهندسة مسامية دقيقة
يعتمد الإنجاز الجديد بشكل جوهري على التغلب على تحديات التصميم السابقة؛ حيث دمج الباحثون كربون “CNovel” المسامي من شركة “تويو تانسو”، المعروف ببنيته المسامية المتوسطة المحكومة (Mesoporous)، مع تقنية المعهد الوطني الفريدة لتصنيع أغشية كربونية ذاتية الدعم، لينتج عن ذلك قطب كربوني ذو هيكل مسامي طبقي يحسن حركة الأيونات وكفاءة التفاعلات الكيميائية. وبالإضافة إلى ذلك، نجح هذا التصميم في تجاوز عقبات النماذج السابقة التي لم تتعد قدرتها 0.01 واط/ساعة، والتي كانت أضعف من تشغيل أي جهاز أكبر من رقاقة دقيقة، ليثبت النموذج الجديد إمكانية التوسع الصناعي، حيث طور الفريق طريقة لتصنيع أقطاب كبيرة بمساحة 10 سم × 10 سم أو أكثر، مما يوفر أساساً متيناً لخلايا البطاريات المستقبلية العملاقة.
أداء قياسي وكثافة طاقة غير مسبوقة
أظهرت الاختبارات المعملية نتائج واعدة للغاية؛ إذ سجلت بطارية “الليثيوم-أوكسجين” المصنوعة من هذه الأغشية الكربونية ذات المسامية الهرمية دورات شحن وتفريغ مستقرة تجاوزت 150 دورة عند كثافة تيار عالية بلغت 1.5 مللي أمبير/سم². وفي حين أن بطارية NIMS التي طُورت عام 2021 قدمت كثافة طاقة تبلغ 500 واط/ساعة لكل كيلوغرام (ضعف بطاريات الليثيوم-أيون القياسية) لكنها افتقرت للطاقة والعمر الطويل، جاء القطب الجديد ليعزز “التبلور” ويحسن المتانة ويمد عمر البطارية، موفراً ناتج طاقة عالي ضروري للتسارع الفوري في المركبات أو الرفع العمودي للطائرات. ومن ناحية أخرى، وبينما تكافح أفضل بطاريات “الليثيوم-أيون” الحالية لكسر حاجز 300 واط/ساعة لكل كيلوغرام، تعد بطاريات “الليثيوم-هواء” بكثافة نظرية قد تضاهي كثافة طاقة البنزين، كما أنه يمثل نقلة نوعية قد تنهي المخاوف المتعلقة بمدى القيادة المحدود للسيارات الكهربائية.
تابعونا على لينكيد إن Linked–in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: nims
