أخرى
#ليثيوم_كبريت
#تقنية
تقنية ثورية تجعل بطاريات الليثيوم كبريت أنحف 3 مرات
لطالما تميزت بطاريات الليثيوم كبريت (Lithium-sulfur) بقدرتها على تخزين كمية كبيرة من الطاقة مقارنة بوزنها، لكنها تواجه عقبة رئيسية تمنع انتشارها الواسع: الحجم. عادةً ما تحتاج هذه البطاريات إلى مساحة أكبر بمقدار 1.5 إلى 2 مرة مقارنة ببطاريات الليثيوم أيون الحالية، مما يجعل دمجها في الأجهزة الإلكترونية الصغيرة أمراً صعباً.
اليوم، يكشف تقرير جديد نشره موقع "Tech Xplore" عن تصميم مبتكر قد يغير هذه المعادلة تماماً، من خلال جعل هذه البطاريات أنحف وأكثر عملية.
سر الرغوة البروتينية
يكمن الحل الجديد في تغيير "المادة الرابطة" (Binder)، وهي بمثابة الغراء الذي يثبت مكونات قطب البطارية معاً. قام فريق البحث بتحويل هذه المادة الرابطة إلى "رغوة" باستخدام مادة تعتمد على البروتين.
عندما تجف هذه الرغوة، فإنها تترك وراءها شبكة من الفجوات الصغيرة التي تشبه الأنابيب داخل الكاثود (القطب الموجب). يمكن تخيل الهيكل الناتج كإسفنجة مليئة بالأنفاق الدقيقة.
ضغط الكاثود دون خسائر
في عمليات التصنيع التقليدية، تمر المادة بمرحلة تسمى "الدرفلة" (Calendering)، حيث يتم ضغط المواد لتصبح أنحف وأكثر تماسكاً. المشكلة المعتادة هي أن الضغط الشديد يؤدي إلى انهيار الهيكل الداخلي وتراجع الأداء.
لكن مع التصميم الجديد، يشير الباحثون إلى أن الأنفاق الدقيقة لم تنهَر حتى بعد الضغط الشديد. النتيجة كانت مذهلة: أصبح الكاثود أنحف بما يقارب ثلاث مرات مقارنة بالوضع الطبيعي، مع الحفاظ على بنيته الداخلية.
لماذا تعتبر الفجوات مهمة؟
تعتبر هذه الفجوات الدقيقة حيوية لعمل البطارية، فهي توفر مسارات لحركة الأيونات داخل الكاثود أثناء التشغيل. إذا تم سحق المادة بشكل مفرط، تتباطأ هذه الحركة وينخفض أداء البطارية، وهي مشكلة لطالما عانت منها تصميمات الليثيوم كبريت.
في هذا الابتكار، يعمل الهيكل الرغوي كدعامة مدمجة، مما يسمح بضغط الكاثود لتقليل حجمه دون سد الطرق الداخلية الضرورية لعمل البطارية بكفاءة.
نتائج واعدة للشحن السريع
لا فائدة من بطارية نحيفة إذا كانت لا تعمل بكفاءة. وبحسب التقرير، حافظ هذا الكاثود المضغوط على سعة عالية حتى عند شحنه في حوالي 15 دقيقة، وهو اختبار إجهاد للشحن السريع عادة ما تفشل فيه التصميمات الضعيفة.
ومع ذلك، لا يزال هناك بعض التفاصيل الغائبة التي نحتاجها للحكم النهائي، مثل:
- مدى صمود البطارية مع تكرار الشحن (دورة الحياة).
- تفاصيل التصنيع الدقيقة الأخرى للمقارنة مع البطاريات الحالية.
ما الخطوة التالية؟
تشير البيانات إلى أن هذه الطريقة قد تضاعف الأداء عند قياسه بالنسبة للمساحة، مما قد يجعل كيمياء الليثيوم كبريت خياراً واقعياً للأجهزة المدمجة مستقبلاً.
ويشير الفريق إلى خطط مرتبطة بشركة ناشئة لتطوير التقنية، ورغم عدم وجود جدول زمنِي محدد لمنتج تجاري، إلا أن الأنظار تتجه الآن نحو رؤية نتائج قابلة للتكرار ونماذج تصنيع حقيقية لهذه التقنية الواعدة.
التعليقات 0
سجل دخولك لإضافة تعليق
لا توجد تعليقات بعد. كن أول من يعلق!