حقق المهندسون وعلماء المواد تقدمًا كبيرًا في تكنولوجيا البطاريات، حيث طوروا بطارية ليثيوم كبريتية تحتفظ بنسبة 80٪ من سعة شحنها بعد 25000 دورة شحن.
ويمثل التصميم الجديد، الذي يستخدم قطبًا مصممًا خصيصًا، تحسنًا كبيرًا مقارنة ببطاريات الليثيوم أيون التقليدية، حيث يمكن أن يمهد هذا الاختراق الطريق لحلول تخزين الطاقة الأصغر والأخف وزناً والأطول عمراً، وتلبية المتطلبات الدقيقة في الإلكترونيات والمركبات الكهربائية.
ووفقًا لدراسة نُشرت في مجلة Nature، تم استخدام الكبريت كمكون أساسي للقطب الصلب للبطارية، وعلى الرغم من وفرته وفعاليته من حيث التكلفة، فقد شكل الكبريت تاريخيًا تحديات بسبب مشكلات مثل فقدان الأيونات والتوسع أثناء التفاعلات مع الليثيوم.
وقد تمت معالجة هذه المشكلات من خلال دمج خليط يشبه الزجاج يتكون من الكبريت والبورون والليثيوم والفوسفور واليود، فقد وجد أن عنصر اليود يعزز حركة الإلكترونات أثناء تفاعلات الأكسدة والاختزال، مما يسمح بشحن أسرع وتحسين الأداء.
وبحسب ما ذكره موقع Techxplore، فقد أثبت البحث أن البنية الذرية المسامية للقطب الكهربائي تسهل انتشار الأيونات، مما يلغي الحاجة إلى الحركات الوسيطة، وقد ساهم هذا الاستقرار الهيكلي، جنبًا إلى جنب مع الخصائص الكيميائية للإلكتروليت في الطور الزجاجي، في متانة البطارية عبر عدد غير مسبوق من الدورات.
وحافظت بطارية الليثيوم والكبريت التجريبية على سعتها حتى في درجات الحرارة المرتفعة، وهي ميزة ملحوظة في البيئات الصعبة، حيث تتدهور بطاريات الليثيوم أيون القياسية عادةً بعد حوالي 1000 دورة، مما يجعل طول عمر هذه البطارية الجديدة تطورًا مذهلاً.
رأقر مؤلفو الدراسة بالحاجة إلى مزيد من البحث لتحسين كثافة الطاقة واستكشاف مواد بديلة يمكن أن تقلل من الوزن الإجمالي للبطارية، ويتم توجيه الجهود نحو تحسين هذه التكنولوجيا لدعم الطلب المتزايد على تخزين الطاقة في التطبيقات التي تتراوح من الإلكترونيات الاستهلاكية إلى أنظمة الطاقة المتجددة.
تعليقات