أعلن فريق بحثي من KAIST عن تطوير طلاء ذكي ذاتي التكيف يساعد في منع تكوّن التشعبات البلورية في بطاريات الليثيوم المعدنية، ويحافظ على استقرار حركة الأيونات حتى تحت تيارات شحن عالية.
الإنجاز الكوري في بطاريات الليثيوم المعدنية
المشكلة الأساسية التي أعاقت تطوير بطاريات الليثيوم المعدنية كانت التشعبات البلورية التي تنمو داخل البطارية أثناء الشحن السريع، وهي نتوءات تشبه الإبر تؤدي إلى تقصير عمر البطارية وربما ماسًا كهربائيًا ومخاطر حرائق، وهو ما أبقى هذه التقنية حبيسة المختبرات لسنوات.
وأضاف الباحثون مادة الثيوفين إلى محلول الإلكتروليت داخل البطارية، ما أدى إلى تكوين طبقة واقية مرنة إلكترونيًا تفاعل ديناميًا مع حركة أيونات الليثيوم، فتعيد توزيع الشحنات فورًا وتنشئ مسارات مستقرة لتدفق الأيونات، ما يشبه نظام مرور ذكي يغيّر المسارات تلقائيًا لتفادي الازدحام.
ولم تقتصر النتائج على المحاكاة؛ بل استخدم الفريق مجهر القوة الذرية لمراقبة سلوك الليثيوم أثناء الشحن الفعلي، فظهر أن الترسب والإزالة يتمان بشكل منتظم ومتوازن حتى في ظروف طاقة عالية، وهو ما يعزز موثوقية البطارية. والأهم أن التقنية الجديدة متوافقة مع كاثودات شائعة مثل فوسفات الحديد الليثيوم (LFP) وأكسيد النيكل كوبالت منغنيز (NMC)، ما يعني إمكانية دمجها في خطوط إنتاج البطاريات الحالية دون إعادة تصميم كاملة.
إذا نجحت هذه التقنية في الانتقال من المختبر إلى التصنيع التجاري واسع النطاق، فقد نشهد جيلًا جديدًا من السيارات الكهربائية فائقة المدى التي تشحن في زمن يقارب زمن تعبئة الوقود التقليدي، كما يمكن أن تستفيد تطبيقات أخرى مثل النقل الجوي الحضري وأنظمة تخزين الطاقة من هذه القفزة في سرعة الشحن وكثافة الطاقة.
خطوتها القادمة هي توسيع نطاق الإنتاج الصناعي، وهو ما سيحدد موعد رؤية شحن كامل خلال 12 دقيقة في محطات الشحن العامة.
