المرجع في الرابط: جامعة شنتشن
قبل بدأ المقال، نرى أنه من المهم معرفة المصطلحات التالية:
أصبحت بطاريات أيون الليثيوم حجر الزاوية في التكنولوجيا الحديثة، حيث تعمل على تشغيل كل شيء بدءًا من الهواتف الذكية وحتى السيارات الكهربائية. على الرغم من انتشارها في كل مكان، إلا أن هذه البطاريات تحمل مخاطر كبيرة على السلامة بسبب احتوائها على إلكتروليتات سائلة قابلة للاشتعال، والتي يمكن أن تؤدي إلى حرائق وانفجارات. لقد كانت معالجة هذه المخاوف أولوية قصوى بالنسبة للعلماء، وتشير التطورات الأخيرة إلى أن البطاريات الأكثر أمانًا وكفاءة تلوح في الأفق.
في قفزة كبيرة إلى الأمام، كشف الباحثون في جامعة شنتشن (Shenzhen University) عن إلكتروليت شبه صلب يعزز بشكل كبير سلامة وأداء بطاريات أيون الليثيوم. تم تفصيل هذا الإلكتروليت المبتكر في منشور أبريل 2023 في المجلة الصينية لعلوم البوليمرات، ويعرض خصائص رائعة، بما في ذلك القدرة على تحمل الجهود العالية وعدم القابلية للاشتعال المتأصلة.
الإلكتروليت الجديد عبارة عن مزيج من السُكسينونيتريل، المعروف بثبات العزل الكهربائي العالي وقابلية الاشتعال المنخفضة، والمواد المضافة المتقدمة مثل فوسفات ثلاثي إيثيل (TEP) وكربونات فلورو إيثيلين (FEC). يلعب كل مكون دورًا حاسمًا في تحسين أداء الإلكتروليت و خصائص السلامة.
تعمل هذه المكونات معًا على إنشاء إلكتروليت لا يقاوم الاحتراق فحسب، بل يؤدي أيضًا أداءً جيدًا بشكل استثنائي في ظل ظروف الجهد العالي.
إحدى الميزات البارزة لهذا الإلكتروليت الجديد هي موصليته الأيونية الفائقة في درجة حرارة الغرفة، إلى جانب نافذة استقرار كهروكيميائية تتجاوز 5.3 فولت. وهذا يعني أن الإلكتروليت يمكن أن يعمل بأمان عند جهد كهربائي أعلى من إلكتروليتات البطارية النموذجية، مما يسمح بتكوينات أكثر كثافة للطاقة. وهذا مهم بشكل خاص للتطبيقات التي تتطلب إنتاج طاقة عالية على مدى فترات طويلة، مثل السيارات الكهربائية والإلكترونيات المحمولة.
ويهدف فريق البحث، بقيادة البروفيسور كاي تشن تشو، إلى تطوير حل لا يخفف من مخاطر السلامة فحسب، بل يعزز الكفاءة أيضًا. وكما أوضح تشو، "لم يكن هدفنا فقط جعل بطاريات أيون الليثيوم أكثر أمانًا ولكن أيضًا أكثر كفاءة. ومن خلال تطوير إلكتروليت غير قابل للاشتعال يعمل بفعالية عند جهد كهربائي عالي، فإننا نمهد الطريق لبطاريات الجيل التالي."
إن الآثار المترتبة على هذا الاختراق مهمة بالنسبة لصناعة البطاريات. مع إلكتروليت غير قابل للاشتعال يعزز طول العمر والموثوقية، تستعد هذه التقنية الجديدة لإحداث ثورة في معايير السلامة لبطاريات أيون الليثيوم. يعد هذا التقدم أمرًا بالغ الأهمية بشكل خاص بالنسبة للبيئات عالية المخاطر مثل السيارات الكهربائية والسفر عبر الفضاء، حيث تعد موثوقية البطارية وسلامتها أمرًا بالغ الأهمية.
يمثل تطوير جامعة شنتشن للكهرباء شبه الصلبة علامة فارقة في تطور تكنولوجيا بطاريات أيون الليثيوم. ومن خلال معالجة مشكلات السلامة الحرجة المرتبطة بالإلكتروليتات القابلة للاشتعال وتحسين أداء البطارية في نفس الوقت، يمهد هذا البحث الطريق لحلول تخزين الطاقة أكثر أمانًا وكفاءة. ومع تقدم هذه التكنولوجيا نحو التسويق التجاري، يمكننا أن نتوقع رؤية حقبة جديدة من البطاريات الأكثر أمانًا وعالية الأداء التي تعمل على تشغيل الأجهزة والمركبات في المستقبل.
