طوّر علماء صينيون نظام بطاريات جديدًا يُمكن خلايا الليثيوم من العمل بأمان لآلاف الساعات، وهو تقدم قد يُؤدي إلى بطاريات أفضل للسيارات الكهربائية وشبكات الطاقة.
وأصبحت بطاريات معدن الليثيوم حجر الأساس لأنظمة الطاقة المستقبلية نظرًا لقدرتها العالية على تخزين الطاقة.
ومع ذلك، تُشكل الإلكتروليتات السائلة الحالية في هذه الخلايا عدة مخاطر، بما في ذلك التسرب والاحتراق، ونمو معدن الليثيوم داخل البطاريات إلى هياكل تشبه الإبر أثناء الشحن، مما يُهدد سلامة البطارية وأدائها.
وتشير دراسات حديثة إلى أن أنواعًا جديدة من الإلكتروليتات تُسمى إلكتروليتات الهلام الأيوتكتيكي العميق (DEGEs) يُمكن أن تُساعد في التغلب على هذه المشكلات نظرًا لقدرتها العالية على توصيل الشحنات واستقرارها الحراري المتأصل.
تفاصيل الدراسة
وفي أحدث دراسة نُشرت في مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية، اعتمد الباحثون على هذه المبادئ لتطوير إلكتروليت قائم على الأميدات المفلورة الكيميائية، والتي تستخدم في بطاريات الليثيوم.
ووجد العلماء أن الإلكتروليتات المصنوعة من المادة الكيميائية 2،2،2ثلاثي فلوروN ميثيل أسيتاميد تُمكّن من تطوير نظام بطارية مدمج يُظهر أيضًا فعالية واعدة في منع تكوين فروع الليثيوم الإبرية.
ووجد العلماء أن الخلايا التي تستخدم نظام الإلكتروليت هذا استمرت في العمل بثبات لأكثر من 9000 ساعة، مع احتفاظ بعض التصاميم بسعة طاقتها بأكثر من 80% حتى بعد 2500 دورة شحن.
وتُمكّن هذه الخصائص المُحسّنة بطارية الليثيوم المتماثلة المقابلة من تحقيق دورة عمل مستقرة لأكثر من 9000 ساعة.
وأظهرت الاختبارات أنه حتى في درجات حرارة مرتفعة تبلغ حوالي 80 درجة مئوية، حافظت إحدى نسخ نظام الإلكتروليت الجديد على استقرارها لمدة 300 دورة.
بشكل عام، تشير النتائج إلى أن الفلورة ونظام احتجاز هلام الإلكتروليت داخل خلايا الليثيوم يمكن أن يساعدا في التغلب على المشاكل طويلة الأمد لهذه البطاريات.
وعلق أحد مؤلفي الدراسة في الصين قائلا: تُظهر دراستنا كيف يُمكن للتصميم الجزيئي الدقيق أن يُعالج في آنٍ واحد تحديات متعددة في تطوير بطاريات الليثيوم المعدنية.
وأضاف: من خلال إدخال مجموعات مُفلورة في بطاريات DEGE، لم نُحقق استقرارًا مُعززًا لأداء السيارة فحسب، بل حسّننا أيضًا بشكل ملحوظ متانة الدورة والسلامة الحرارية.