أعلن فريق البحث في KAIST عن تقدم كبير قد يمهّد الطريق لشحن السيارات الكهربائية بشكل أسرع من الماضي.
كانت العقبة الكبرى أمام بطاريات الليثيوم المعدنية تشكّل التشعبات البلورية التي تنمو أثناء الشحن السريع، وتؤدي إلى تقصير عمر البطارية وخطر ماس كهربائي، وهذا ما جعل التقنية حبيسة المختبرات لسنوات.
وكشف الفريق عن تطوير طلاء ذكي ذاتي التكيف يساعد على منع تشكل التشعبات ويحافظ على استقرار حركة أيونات الليثيوم حتى عند تيارات شحن عالية جدًا.
طبقة ذكية تنظّم حركة الأيونات
وأضاف الباحثون مادة الثيوفين إلى محلول الإلكتروليت داخل البطارية، ما أدى إلى تكوين طبقة واقية مرنة إلكترونيًا تتفاعل ديناميكيًا مع حركة أيونات الليثيوم، فتعيد توزيع الشحنات وتخلق مسارات مستقرة لتدفق الأيونات.
يشبه الباحثون هذه العملية بنظام مرور ذكي يغيّر المسارات تلقائيًا لتفادي الازدحام، والنتيجة كانت قدرة البطارية على الشحن بثبات عند تيارات تفوق 8 مللي أمبير لكل سنتيمتر مربع، وهو معدل أعلى من المعايير التقليدية للشحن السريع.
اختبارات عملية تؤكد النجاح
ولم تقتصر النتائج على المحاكاة، بل استخدم الفريق مجهر القوة الذرية لمراقبة سلوك الليثيوم أثناء الشحن الفعلي، وأظهرت النتائج أن الترسب والإزالة تتم بشكل منتظم ومتوازن حتى تحت ظروف طاقة مرتفعة، مما يعزز موثوقية البطارية في الاستخدام الواقعي.
الأهم أن التقنية الجديدة متوافقة مع مواد الكاثود الشائعة مثل فوسفات الحديد الليثيوم (LFP) وأكسيد النيكل كوبالت منجنيز (NMC)، ما يعني إمكانية دمجها في خطوط الإنتاج الحالية دون إعادة تصميم كاملة.
ماذا يعني ذلك لمستقبل السيارات الكهربائية؟
إذا نجحت هذه التقنية في الانتقال من المختبر إلى التصنيع التجاري واسع النطاق، فقد نشهد جيلًا جديدًا من السيارات الكهربائية ذات مدى فائق وقدرة شحن تقارب زمن تعبئة الوقود التقليدي.
كما قد تستفيد تطبيقات أخرى مثل النقل الجوي الحضري وأنظمة تخزين الطاقة الضخمة من هذه القفزة في سرعة الشحن وكثافة الطاقة.
الخطوة القادمة ستكون توسيع الإنتاج الصناعي وتحديد متى يمكن تحقيق شحن كامل في نحو 12 دقيقة داخل محطات الشحن العامة.
