بطارية LiS ذات الحالة الصلبة الجديدة تُشحن في دقيقة واحدة وتتميز بمتانة فائقة

تتمتع بطاريات الليثيوم والكبريت ذات الحالة الصلبة بكثافة طاقة عالية، كما أنها مصنوعة من مواد متوفرة بشكل واسع. ومع ذلك، فقد كان استقرار الخلايا خلال دورات الشحن العديدة والأداء المحدود نتيجة بطء تبادل الإلكترونات عائقًا أمام تطبيق هذه البطاريات عمليًا حتى الآن.

لكن، بفضل الإلكتروليت الجديد، يمكن تسريع التفاعل الكيميائي في بطاريات الحالة الصلبة، مما يعالج العيوب التي كانت تعيقها ويوفر أداءً فائقًا يتفوق على تقنيات البطاريات الحالية.

يتكون الإلكتروليت الصلب من مكونات مثل البورون والكبريت والليثيوم والفوسفور واليود، ويشبه الزجاج في مظهره. على الرغم من أنه لا يحتوي على بنية بلورية، إلا أنه يظل مادة صلبة تمتلك خصائص تشبه السائل.

تظهر نتائج أبحاث العلماء من الصين وألمانيا، والتي شارك فيها باحثون من جامعة بكين وجامعة جيسن ومعهد كارلسروه للتكنولوجيا، أن البطارية الجديدة يمكن أن تتحمل حتى 25 ألف دورة شحن، اعتمادًا على سرعة الشحن. ومع ذلك، بعد هذه الدورات، تنخفض السعة المتبقية للبطارية إلى ما يقل قليلاً عن 80%.

عند أفضل ظروف الأداء، تتفوق كثافة الطاقة لهذه البطاريات بثلاث مرات تقريبًا على كثافة بطاريات الليثيوم أيون الحالية. كما تشير الورقة البحثية إلى قدرة البطارية على الشحن بسرعة عالية جدًا، ما قد يساهم في تقليل إجمالي وقت الشحن إلى أقل من دقيقة. لتحقيق مزيد من الدقة، يمكن شحن البطارية في غضون 24 ثانية عند قيم معينة، ومع ذلك، ستظل كثافة الطاقة متوافقة مع الخلايا الحالية.

من ناحية أخرى، قد تستغرق دورة شحن كاملة حوالي 12 دقيقة، مما يسهم في زيادة عمر البطارية. وهذا يعني أن بطارية الحالة الصلبة يمكن أن تُشحن سبع مرات يوميًا لأكثر من عشر سنوات.

تظهر هذه النتائج أن هناك إمكانيات كبيرة لم تُستغل بعد في أبحاث البطاريات. ومع ذلك، يجب الإشارة إلى أن هذه الاكتشافات ما تزال في مرحلة التجارب المعملية على نموذج أولي مصنوع من مواد تجريبية. لذا، قد يستغرق الأمر بعض الوقت قبل أن تصبح هذه التكنولوجيا قابلة للاستخدام، ومن المهم أيضًا أن تصبح ميسورة التكلفة.

المصدر