نجح فريق بحثي كندي في تحليل مادة جديدة للبطاريات تتيح قدرة على الشحن والتفريغ لمدة تتجاوز 6 سنوات، قبل أن تصل إلى سعة 80%، وهو ما يُعادل قطع مسافة 8 ملايين كيلومتر.
والبطاريات التقليدية المستخدمة في السيارات الكهربائية لا تتجاوز 2400 دورة شحن قبل أن تصل إلى السعة نفسها.
وأفادت الدراسة التي أجراها فريق من جامعة دالهاوسي، باستخدام تقنيات من مختبر المصدر الضوئي الكندي (CLS) بجامعة ساسكاتشوان، أن المادة الجديدة لبطاريات الليثيوم-أيون تعرف بـ “الإلكترود أحادي البلورة Single-Crystal Electrode”.
أوضح الباحث توفي بوند، الذي أجرى الدراسة ضمن رسالة الدكتوراه بإشراف البروفيسور جيف داين من جامعة دالهاوسي، أن الهدف الرئيسي كان فهم كيفية حدوث التلف داخل البطارية مع مرور الوقت وكيفية منعه.
وعند استخدام ضوء السنكروترون الساطع لفحص البطاريات، لاحظ العلماء تشققات ميكروسكوبية كبيرة في “الإلكترودات” الخاصة بالبطارية التقليدية، ناتجة عن تمدد وتقلص المادة بسبب الشحن والتفريغ المتكرر، ومع مرور الوقت، تؤدي هذه التشققات إلى انهيار “الإلكترود” بشكل كامل.
وعلى النقيض من ذلك، لم تظهر البطارية ذات “الإلكترود” أحادي البلورة أي علامات تذكر للتلف.
وأظهرت الصور الداخلية للبطارية بعد آلاف الدورات أنها ما زالت بحالة قريبة من الجديدة.
وأرجع بوند هذا الأداء إلى طبيعة “الإلكترود” أحادي البلورة الذي يتميز بتركيب أكثر تماسكاً ومقاومة للتشقق مقارنة بالإلكترودات التقليدية.
وقال بوند: “إذا قارنا بين كرة ثلجية ومكعب ثلج، نجد أن المكعب أكثر مقاومة للضغط، وهذا ينطبق تماماً على هذه البطارية الجديدة”.
وهذه الدراسة هي أول بحث يفحص بطارية جرى اختبارها لأكثر من 20 ألف دورة شحن دون تفكيكها، بفضل تقنية التصوير بالسنكروترون التي تكشف التفاصيل الداخلية دون إتلاف البطارية.
ويعتقد الباحثون أن هذه النتائج تشير إلى الاقتراب من إنتاج بطاريات تدوم أطول من المكونات الأخرى للمركبات الكهربائية.
وأشار بوند إلى أن إطالة عمر البطاريات يعزز من كفاءة استخدام المركبات الكهربائية في تقليل البصمة الكربونية، كما يمكن استغلال البطاريات القديمة في تخزين الطاقة المتجددة على نطاق الشبكات الكهربائية.
تُنتج هذه البطاريات حالياً بشكل تجاري، ومن المتوقع أن يزيد الاعتماد عليها خلال السنوات القليلة المقبلة، بفضل موثوقيتها العالية.
وأضاف بوند: “تؤكد هذه النتائج أن هذه البطاريات الجديدة خيار موثوق للشركات التي تخطط لمستقبل طويل الأمد”.
