حقق فريق بحثي من KAIST تقدمًا كبيرًا يمهّد الطريق لشحن السيارات الكهربائية من خلال تطوير طلاء ذكي ذاتي التكيف يمنع تشكل التشعبات البلورية في بطاريات الليثيوم المعدنية ويحافظ على استقرار حركة الأيونات حتى عند شحن عالي التيار.
كان العائق الأكبر في بطاريات الليثيوم المعدنية تشكل التشعبات البلورية التي تنمو أثناء الشحن السريع وتؤدي إلى تقصير عمر البطارية وخطر ماس كهربائي، لذا ظلّت التقنية محبوسة في المختبرات لسنوات.
أُضيفت طبقة ذكية تنظّم حركة الأيونات عبر وضع الثيوفين في محلول الإلكتروليت داخل البطارية، فكوّنت طبقة واقية مرنة إلكترونيًا تتفاعل ديناميكيًا مع حركة أيونات الليثيوم وتعيد توزيع الشحنات وتوفر مسارات مستقرة لتدفق الأيونات.
وتشبه الباحثون هذه العملية بنظام مرور ذكي يغيّر المسارات تلقائيًا لتفادي الازدحام، وهو ما أدى إلى قدرة البطارية على الشحن بثبات عند تيارات تفوق 8 مللي أمبير لكل سنتيمتر مربع، وهو معدل أعلى من معايير الشحن السريع التقليدية.
ولم تقتصر الاختبارات على المحاكاة الحاسوبية بل استخدم الفريق مجهر القوة الذرية لمراقبة سلوك الليثيوم أثناء الشحن الفعلي، ما أظهر ترسب الليثيوم وإزالته بشكل منتظم ومتوازن حتى عند ظروف طاقة مرتفعة، ما 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 إنتاج البطاريات الحالية دون الحاجة إلى إعادة تصميم كاملة.
إذا نجحت التقنية في الانتقال من المختبر إلى التصنيع التجاري على نطاق واسع، فقد نشهد جيلًا جديدًا من السيارات الكهربائية فائقة المدى تشحن في وقت يقترب من زمن تعبئة الوقود التقليدي، كما يمكن أن تفيد تطبيقات أخرى مثل النقل الجوي الحضري وأنظمة تخزين الطاقة الضخمة من هذه القفزة في سرعة الشحن وكثافة الطاقة.
تتمثل الخطوة التالية في توسيع الإنتاج الصناعي، وهو ما سيحدد متى يمكن رؤية الشحن الكامل خلال 12 دقيقة في محطات الشحن العامة.
