توصل الباحثون إلى طريقة مبتكرة لتصنيع أقطاب سالب مطورة تُحسّن السعة والاستقرار في بطاريات الليثيوم أيون، وتُعد أكثر استقرارًا وأكثر طول عمرًا من الطرق التقليدية المعتمدة على الجرافيت، ما يفتح بابًا لسرعات شحن أسرع.
تعتمد البنية الجديدة على تصميمات وتراكيب تُقلّل الاعتماد على الجرافيت وتتيح تحسين الأداء مع الحفاظ على السلامة، بما يفتح آفاق جديدة للشحن السريع والقدرة المستمرة.
يُشكّل ترسّب الليثيوم خطرًا على السلامة في بطاريات الليثيوم أيون، وهو ما يحفّز البحث عن مواد وتراكيب تقلل من هذا الترسب وتزيد من أمان البطاريات.
أثبتت مادة Mg4C60 المرتبطة تساهميًا أن الكربون قادر على تخزين الليثيوم بشكل مستقر، ما يمنع الانهيار الهيكلي وفقدان المادة الفعالة، ويوفّر إطارًا لتصميم وتطوير مواد بطاريات الجيل القادم التي يمكن أن تتيح شحنًا أسرع، وسعة أعلى، وعمرًا أطول للبطاريات في المركبات الكهربائية وتخزين الطاقة المتجددة.
تعزيز استقرار وسلامة وأداء أقطاب البطاريات
تشير نتائج بحث منشور أن استراتيجية الربط التساهمي تعزز استقرار الفوليرين وتفتح آفاق لعائلة من أقطاب بطاريات عالية السعة وتقلل التدهور مقارنة بالجرافيت التقليدي.
يمكن توظيف هذه الجزيئات المعاد هندستها في خلايا البطاريات لتحسين السلامة وإطالة العمر الافتراضي مع الحفاظ على سعة عالية، وسيتم توسيع نطاق الأساليب لتشمل طرق ربط تساهمي أخرى وتطويرها بالتعاون مع شركاء صناعيين، كما أشار البروفيسور هاو لي من جامعة توهوكو.
ويُعتبر نجاح ترجمة هذه التطورات من المختبر إلى التطبيقات العملية أمرًا بالغ الأهمية، ويمثّل تقدمًا واعدًا في تقنيات البطاريات منخفضة التكلفة والطويلة العمر والصديقة للبيئة.
ابتكارات مواد بطاريات الجيل القادم
توضح هذه الأبحاث إطار عمل لتصميم وتطوير مواد بطاريات الجيل القادم التي قد تتيح شحنًا أسرع وسعة أعلى وعمرًا أطول للبطاريات في المركبات الكهربائية وتخزين الطاقة المتجددة.
تُظهر المواد المطورة ثباتًا يمنع انهيارها وفقدان المادة الفعالة، ما يوفر مخططًا واضحًا لتطوير بطاريات أكثر كفاءة وأمانًا واقتصادية.
يمكن أن تفتح هذه المناهج الطريق أمام تحسينات كبيرة في بطاريات السيارات الكهربائية وتخزين الطاقة، مع تقليل التكاليف وتقديم أداء مستقر على مدى سنوات.
