قطعت بطاريات السيارات الكهربائية شوطًا طويلًا في السنوات الأخيرة، ولكن الباحثين حول العالم ما زالوا يسعون لتطوير طرق جديدة لجعلها أفضل. مؤخرًا، نجح فريق من معهد دايجو جيونجبوك للعلوم والتكنولوجيا (DGIST) في كوريا في ابتكار بطارية ليثيوم معدنية جديدة تتميز بـ “إلكتروليت بوليمري صلب ثلاثي الطبقات”، قادرة على إطفاء نفسها في حالة نشوب حريق مع الاحتفاظ بأداء قوي حتى بعد العديد من دورات الشحن.
لفهم الابتكار بشكل أفضل، يجب الإشارة إلى أن البطاريات التقليدية ذات الإلكتروليت البوليمري الصلب تواجه تحديًا كبيرًا يتمثل في تكوّن “التفرعات الشجرية” أو ما يُعرف بالديندرايت أثناء عمليتي الشحن والتفريغ. هذه الهياكل الصغيرة تشبه الأشجار ويمكن أن تلحق أضرارًا بوصلات البطارية الداخلية، مما يزيد من مخاطر الحرائق والانفجارات. هذا التحدي طويل الأمد كان عائقًا كبيرًا أمام تحقيق إمكانات بطاريات الليثيوم المعدنية بشكل كامل—لكن هذا قد يتغير الآن.
في دراسة علمية مُحكمة نُشرت مؤخرًا في مجلة Small، شرح فريق DGIST تصميمهم المبتكر للإلكتروليت ثلاثي الطبقات. يتضمن هذا التصميم الخارجي الناعم لضمان اتصال جيد مع الأقطاب الكهربائية، بينما تعمل الطبقة الوسطى القوية على تعزيز البنية الهيكلية للبطارية.
وقد تم تعزيز الإلكتروليت بمثبط حرائق يُعرف بـ decabromodiphenyl ethane، إضافة إلى تركيز عالٍ من أملاح الليثيوم والزيوليت، مما يعزز من قوة البطارية الإجمالية. والنتيجة هي بطارية أكثر أمانًا وموثوقية.
لم يقتصر الابتكار على الأمان فقط؛ حيث أظهر التصميم الجديد عمرًا استثنائيًا للبطارية، إذ احتفظت بنسبة 87.9% من أدائها بعد 1,000 دورة شحن وتفريغ. بالمقارنة، تفقد معظم البطاريات الحالية ما بين 20-30% من سعتها بعد نفس العدد من الدورات. لتوضيح الأمر أكثر، سيارة كهربائية بمدى حوالي 483 كلم باستخدام هذه البطارية ستظل توفر أكثر من 418 كلم حتى بعد قطع 482,803 كلم.
ومن المثير للإعجاب أن هذه البطارية يمكنها إطفاء نفسها في حالة نشوب حريق، مما يجعلها خيارًا أكثر أمانًا.
وصرح الدكتور كيم جاي هيون، الباحث الرئيسي في الفريق، قائلًا: “من المتوقع أن تساهم هذه الأبحاث بشكل كبير في تسويق بطاريات الليثيوم المعدنية باستخدام الإلكتروليتات البوليمرية الصلبة، مع توفير استقرار وكفاءة معززين لأجهزة تخزين الطاقة.”
على الرغم من أن السيارات الكهربائية هي الاستخدام الأكثر وضوحًا لهذه التقنية، إلا أن تطبيقاتها تمتد إلى ما هو أبعد. يمكن استخدام هذه البطاريات المتقدمة في الهواتف الذكية، الأجهزة القابلة للارتداء، وحتى أنظمة تخزين الطاقة واسعة النطاق. سواء كنت تستخدم هاتفك لتصفح التطبيقات، أو تتبع خطواتك، أو تزويد شبكة الطاقة بالكهرباء، قد تجعل هذه التقنية حياتك أكثر أمانًا وكفاءة.
