شحن أسرع وعمر أطول.. تقنية من أكسفورد تُحدث ثورة في بطاريات الليثيوم

ابتكر علماء في جامعة أكسفورد تقنية متطورة تُمكّنهم من رؤية جزء بالغ الأهمية، كان يصعب رصده سابقاً، في أقطاب بطاريات الليثيوم أيون.

وقد تُسهم نتائج هذه الدراسة التي نشرت في مجلة" نيتشر كوميونيكيشنز"، في تحسين عملية تصنيع أقطاب البطاريات، ما يُؤدي إلى شحن أسرع وعمر أطول لبطاريات الليثيوم أيون في السيارات الكهربائية والهواتف والحواسيب وفق scitechdaily.

يركز البحث على المواد الرابطة البوليمرية المستخدمة في الأقطاب السالبة لبطاريات الليثيوم أيون، ورغم أن هذه المواد لا تشكل سوى أقل من 5% من وزن القطب، إلا أنها تلعب دوراً أساسياً في الحفاظ على سلامة القطب، فهي تؤثر على المتانة الميكانيكية، والتوصيل الكهربائي والأيوني، والعمر الافتراضي للبطارية.

ونظراً لافتقار هذه المواد الرابطة إلى خصائص بصرية مميزة، ووجودها بكميات ضئيلة، فقد واجه العلماء صعوبة في تحديد مواقعها داخل القطب.

وقد صعّب هذا القيد عملية ضبط أداء البطارية بدقة، إذ يؤثر موضع المادة الرابطة بشكل مباشر على التوصيل، والاستقرار الهيكلي، والمتانة مع مرور الوقت.

لحل هذا التحدي المزمن، طوّر فريق البحث طريقة تلوين في طريقها للحصول على براءة اختراع، تربط علامات فضية وبرومية قابلة للتتبع بمواد رابطة شائعة الاستخدام من السليلوز واللاتكس في كل من المصاعد المصنوعة من الجرافيت والسيليكون.

نجح الباحثون في تطوير طريقة حديثة لرؤية المواد الرابطة داخل أقطاب بطاريات الليثيوم بدقة عالية، بعد وسمها بمواد خاصة تجعلها تظهر بوضوح تحت الأشعة السينية والمجهر الإلكتروني، وتساعد هذه التقنية على معرفة مكان هذه المواد وكيفية توزيعها داخل القطب.

وأوضح الباحث الرئيسي، الدكتور ستانيسلاف زانكوفسكي من جامعة أكسفورد، أن هذه الطريقة سمحت لأول مرة برؤية المواد الرابطة على مستوى دقيق جداً، وربط شكل توزيعها بأداء البطارية وسرعة شحنها.

وتُستخدم هذه التقنية مع أقطاب الجرافيت التقليدية، وكذلك مع مواد متطورة مثل السيليكون، ما يجعلها مفيدة لبطاريات الحاضر والمستقبل.

بيّنت الدراسة أن تعديلات صغيرة في خطوات التصنيع، مثل الخلط والتجفيف، يمكن أن تحسن أداء البطارية بشكل واضح.

كما تمكن العلماء من تصوير طبقات رفيعة جداً تغطي جزيئات الجرافيت، واكتشفوا أنها قد تتفكك أثناء التصنيع، مما يضعف كفاءة البطارية مع الوقت.

أكد الباحثون أن هذه التقنية الجديدة ستساعد الشركات على تطوير بطاريات أفضل للهواتف والسيارات الكهربائية وأنظمة تخزين الطاقة.

وحظيت الدراسة باهتمام كبير من كبرى شركات البطاريات.