وصل عدد السيارات الجديدة المسجلة في كوريا الجنوبية إلى ما يزيد على 100,000 سيارة في العام الماضي فقط، وقد سجلت النرويج أرقامًا كهذه أيضًا.
إن المواد الأساسية التي تحدد مدة عمل البطارية في السيارة الكهربائية وسرعة شحنها هي المواد التي يُصنع منها الأنود أو المصعد.
يعمل القائمون في قطاع تصنيع البطاريات في كوريا الجنوبية على إيجاد طرق مبتكرة لزيادة سعة بطاريات السيارات الكهربائية بواسطة تقنيات جديدة أو مواد أخرى يُصنع منها الأنود.
لكن، ماذا لو تخلينا عن مواد الأنود كليًا؟
فريق بحث من جامعة POSTECH، يقوده الأستاذ الجامعي سوجين بارك ومرشح أطروحة الدكتوراه سونغجين شو من قسم الكيمياء بالتعاون مع الأستاذ دونغ-هوا سيو والدكتور دونغ يون كيم من قسم هندسة الطاقة والكيمياء في مؤسسة أولسان للعلوم والتكنولوجيا (UNISIT)، طوّر بطاريات ليثيوم دون أنود تعمل فترات طويلة خلال دورة شحن واحدة.
لهذه البطارية الجديدة عديمة الأنود كثافة طاقة حجمية تصل إلى 977 واط.ساعة/لتر، وهي تزيد عن الكثافة الموجودة في البطاريات العادية (700 واط.ساعة/لتر) بنسبة 40%. تكفي هذه البطارية الجديدة لتقطع سيارة كهربائية 630 كيلومترًا خلال دورة شحن واحدة.
في الأحوال العادية، تطرأ على المواد المكونة للأنود في البطارية تغيرات في البنية عند تدفق أيونات الليثيوم من وإلى الكاثود خلال دورات الشحن والاستعمال. هذا هو السبب الرئيس لانخفاض سعة البطارية مع الوقت. افترض الباحثون أنه لو أمكن شحن البطارية وتفريغها للشحن باستخدام المجمع الموجود في الأنود فقط دون الحاجة إلى مواد أخرى، فعندها من الممكن زيادة سعة البطارية بزيادة كثافة الطاقة.
لكن، هذا التطبيق يُسبب مشكلة خطيرة، إذ يؤدي عدم وجود جزء خاص بتخزين أيونات الليثيوم في المصعد إلى زيادة الكثافة الحجمية فيه زيادة كبيرة، ما يؤدي إلى تقليل عمر البطارية.
لحل هذه المشكلة، نجح فريق البحث في في تطوير هذه البطارية الجديدة بإضافة وسط ناقل للأيونات مع السائل ذي الأساس الكربوني المتأين شائع الاستخدام.
يُفيد الوسط المضاف بتشكل طبقة تحمي المصعد وتُقلل زيادة حجم الطاقة فيه.
تُظهر الدراسة أن البطارية حافظت على سعة مرتفعة حوالي 4.2 mAh cm-2، وكثافة شحنة مرتفعة وصلت إلى 2.1 mAh cm-2 فترة طويلة عند وضعها في السائل الأساسي الكربوني المتأين. قد أثبت الباحثون أيضًا أن هذه الأوساط المتفاعلة تُخزن الليثيوم.
بالإضافة إلى ما سبق، ما يجذب المزيد من الاهتمام لهذا الاختراع هو تمكن الفريق بنجاح من تجريب البطارية وحيدة القطب في سائل متأين فيه أساس كبريتيد وأساس الأرجيروديت. من المتوقع أن تُسرع هذه البطارية من بيع البطاريات غير المتفجرة في الأسواق، والسبب يعود لسعتها الكبيرة التي تسمح لها بالعمل فترات طويلة.
نُشرت الدراسة مؤخرًا في مجلة Advanced Functional Materials ومُوّلت من مشروع The Alchemist.
المصدر: “ساينس ديلي” – ترجمة: ibelieveinsci
اقرأ أيضاً: تدوم 20 سنة.. بطارية للسيارات الكهربائية تشحن في 3 دقائق
طورت شركة ناشئة بطارية صلبة (solid-state) مناسبة للسيارات الكهربائية يمكن شحنها بالكامل في دقائق وتدوم أكثر من ضعف عمر البطاريات الحالية (ليثيوم أيون)، وفقا لما ذكرته صحيفة “إندبندنت”.
وبعد أن حقق النموذج الأولي لخلية البطارية نجاحا بمعدلات شحن مدتها ثلاث دقائق وأكثر من 10 آلاف دورة (cycle) في العمر، تلقت شركة “آدن إنيرجي” (Adden Energy) التابعة لجامعة هارفارد 5.15 مليون دولار كتمويل لمواصلة تطوير هذه التكنولوجيا، بهدف تسويقها في المستقبل القريب.
قامت شركة ناشئة بتطوير بطارية صلبة ملائمة للسيارات الكهربائية حيث يمكن شحنها أو تعبئتها بالكامل في دقائق لتدوم أكثر بمرتين من بطاريات السيارات الكهربائية (EV batteries) المعروفة في الوقت الحالي.
وبعد أن تم بنجاح تقديم وعرض نموذج أولي لبطارية بحجم عملة نقدية بمعدل زمن للشحن يبلغ ثلاث دقائق مقابل فترة حياة وفاعلية تتجاوز الـ10 آلاف دورة، تلقت شركة “آدين إنيرجي” (Adden Energy)، التابعة لجامعة هارفرد، تمويلاً بـ5.15 مليون دولار لمضي قدماً في تطوير هذه التكنولوجيا، وذلك بهدف إتاحتها تجارياً في المستقبل القريب.
وتتسم التطورات السريعة في تكنولوجيا تخزين الطاقة النظيفة بأهمية شديدة في إطار مكافحة “أزمة” تغير المناخ، وفق ما قاله القيمون على الشركة الناشئة صاحبة الابتكار. وبغية إتاحة هذه التطورات والاستفادة منها يأمل الرئيس التنفيذي لـ”آدين إنيرجي”، ويليام فيتزهيو، اجتذاب 37 في المئة من الأميركيين الذين ليس لديهم مرآب للسيارات في منازلهم، أي الذين ليس لديهم إمكانية لشحن بطاريات سياراتهم خلال الليل من مصدر كهربائي في بيوتهم.
وفي هذا السياق قال فيتزهيو، “الانتقال كلياً للاعتماد على الكهرباء لتشغيل المركبات يمثل واحدة من أهم الخطوات التي يمكننا القيام بها لمكافحة تغير المناخ”، مضيفاً “لكن الانتقال الكامل إلى تبني المركبات الكهربائية يقتضي بطاريات يمكنها تلبية حاجات المستهلكين المختلفة… يجب ابتكار بطاريات سيارات كهربائية قادرة على شحن محرك الاحتراق الداخلي قي غضون مدة تساوي الوقت الذي قد نقضيه راهناً في محطات الغاز الوقود”.
في هذا الإطار تشير التقديرات إلى أن التحول الشامل إلى المركبات العاملة على الكهرباء في العالم يمكنه وحده أن يخفض انبعاثات غازات الدفيئة العالمية بمعدل 16 في المئة، ويعتبر “النموذج الجديد من البطاريات”، المبتكر اليوم، أساسياً من أجل تحقيق هذا الهدف.
وفي السياق عينه قال سين لي، أستاذ مشارك في علوم المواد في جامعة هارفرد والمستشار العلمي لـ”آدين إنيرجي”، إنه “ليس بوسع المركبات الكهربائية أن تبقى موضة نخبوية، أي ألا تتجاوز نسبتها على الطرقات معدل “الواحد في المئة”، إن كنا مصممين على تحقيق التقدم نحو مستقبل طاقة نظيفة، ولن يكون في الولايات المتحدة سوق سيارات مستعملة إن كان عمر بطاريات السيارات الكهربائية يتراوح فقط بين ثلاث وخمس سنوات”.
وأضاف “يجب أن تكون هذه التكنولوجيا متاحة للجميع… ونحن لا نرى أي مانع جوهري في رفع مستوى وتوسيع نطاق تكنولوجيتنا المتعلقة بالبطاريات، فهذا يمكنه أن يقلب المشهد رأساً على عقب”.
المصدر: اندبندنت – وكالات
