ابتكار جديد.. بطارية سيارة كهربائية تصلح نفسها لمدى أطول

القلق من نفاذ بطارية السيارة الكهربائية على الطريق دون وجود محطات شحن قريبة، من أبرز الأسباب التي تؤخر كثير من أصحاب السيارات للتحول الكهربائي.

لذا يبحث العلماء بطرق مختلفة للوصول إلى بطاريات تقدم كثافة طاقة أعلى، وشحن أسرع، وفعالية من حيث التكلفة، وأمان أفضل، ولكن وسائل تحقيق هذه الأهداف تتغير باستمرار.

يقول علماء البطاريات في أوروبا إن أحد طرق تحقيق هذه الأهداف هي ابتكار بطارية سيارة كهربائية قادرة على أن تصلح نفسها، بما يعني مدى قيادة أطول.

ابتكار جديد.. بطارية سيارة كهربائية تصلح نفسها لمدى أطول

قامت منظمة الأبحاث النرويجية SINTEF - المعروفة أيضًا باسم مؤسسة الأبحاث الصناعية والتقنية - بتجربة بطارية تدعي أنها أكثر استقرارًا من حزم بطاريات الليثيوم أيون التقليدية، ويمكن أن توفر مدى قيادة أفضل مع عمر أطول.

شبهت هذه البطارية بـ (ساندويتش)، حيث تكون مواد البطارية الكاثود في الأعلى، والأنود في الأسفل، والفواصل والمواد الرابطة بينهما. هذه المقارنة يمكن أن تنطبق على أي بطارية، ولكن إليك سبب اختلاف هذه البطارية.

الجديد في تلك البطاريات

يقول العلماء إن المهبط (الكاثود) في هذا النوع من البطاريات يستخدم أكسيد الليثيوم والنيكل والمنجنيز، وهو تركيبة خالية من الكوبالت على ما يبدو، وتحتوي على كميات أقل من النيكل والليثيوم مقارنة ببطاريات السيارات الكهربائية التقليدية.

تحسين وقت الشحن

هذه التركيبة الكيميائية توفر جهدًا متوسطًا أعلى، مما يحسن أوقات الشحن والأداء. كما أنها تتيح تخزين المزيد من الطاقة في حجم أصغر، وفقًا لما ذكره العالم نيلز بيتر فاغنر من مؤسسة سينتيف للمنشور البريطاني تيك إكسبلور.

تحسين أداء البطارية

أما القطب السالب في البطارية، المعروف باسم المصعد، فهو مصنوع من خليط من السيليكون والجرافيت.

تتجه شركات تصنيع البطاريات بشكل متزايد نحو استخدام السيليكون في المصاعد، وذلك لأنه يساعد في التغلب على المشكلات التي تواجهها المصاعد المصنوعة من الجرافيت وحده، مما يؤدي إلى تحسين أداء البطارية بشكل عام.

تستكشف العديد من الشركات الأمريكية الناشئة في مجال البطاريات، مثل أمبريوس، وجروب 14، وسيلا نانوتكنولوجيز، استخدام أقطاب الأنود المصنوعة من السيليكون.

ومع ذلك، فإن العيب الرئيسي في هذه الأقطاب هو ميلها للتمدد أثناء عمليات الشحن والتفريغ. لكن هذه المشكلة يتم التغلب عليها باستخدام مركبات الجرافيت، التي تمنح الأنود قوة وثباتًا.

إصلاح خلايا البطارية ذاتيًا

بالإضافة إلى ذلك، هناك مادة لاصقة فائقة تصلح الأضرار الطفيفة في الخلايا، تمامًا كما تفعل الإطارات ذاتية الإغلاق في السيارات.

هذه المادة تأتي على شكل مواد رابطة وفواصل خاصة تحافظ على تماسك بنية البطارية. ببساطة، المادة الرابطة هي مادة تربط الجزيئات النشطة داخل البطارية، بينما الفاصل يمنع حدوث ماس كهربائي، ويضمن عدم تلامس القطب الموجب (الكاثود) والقطب السالب (الأنود).

الانتهاء من تطوير البطارية ذاتية الإصلاح

لقد تم بالفعل الانتهاء من تطوير النموذج الأولي للجيل الأول من الإلكتروليت باستخدام هذه المواد، ويتركز الاهتمام الآن على خلايا الجيل الثاني، وفقًا لمعهد سينتيف.

تحدي تطبيق التقنية الجديدة

بعد تحقيق الابتكار في المختبر، يواجه المطورون تحديًا كبيرًا يتمثل في كيفية تحويل هذه التقنية إلى منتج يمكن تصنيعه بكميات كبيرة وطرحه في الأسواق.

فالتصنيع بكميات كبيرة ليس مجرد تكرار للعملية المختبرية، بل هو تحدي تقني معقد يتطلب ضمان الجودة والتوحيد في المنتج النهائي.

وكما أكد الخبراء، فإن القدرة على تصنيع البطاريات بكميات كبيرة وبجودة عالية هي التحدي الأكبر الذي يواجه تقنيات البطاريات الجديدة، وليس مجرد الابتكار في المختبرات.