التقدم في بطاريات الليثيوم أيون: العلماء يحققون اختراقًا يغير قواعد اللعبة

تم اكتشاف مركب كيميائي جديد مشابه للمعادن الموجودة في الصخور القلوية في جامعة طوكيو للعلوم، مما قد يحدث ثورة في بطاريات الحالة الصلبة للسيارات الكهربائية. يعد أوكسي فلوريد البيروكلور، الذي يحل محل الكبريتيدات كموصل للإلكتروليت، بموصلية استثنائية حتى في درجات الحرارة المرتفعة.

حدد الباحثون في جامعة طوكيو للعلوم موصلًا من نوع البيروكلور الذي يحل مشكلة مهمة تؤثر على الأنواع الأخرى التي تمت دراستها بشكل شائع. على عكس الكبريتيدات، هذه الصيغة الجديدة لا تنتج كبريتيد الهيدروجين السام عند تعرضها لرطوبة الهواء، كما هو مفصل في دراسة حديثة نشرت في كيمياء المواد من قبل منشورات ACS.

الأداء المتفوق في الظروف الصعبة

تُظهر المادة المطورة حديثًا موصلية أيونية أعلى وثباتًا أكبر في الهواء مقارنة بالإلكتروليتات الصلبة الأكسيدية التي تم الإبلاغ عنها مسبقًا. هذه الخصائص تجعله مكونًا واعدًا لبطاريات الليثيوم أيون ذات الحالة الصلبة بالكامل، مما قد يوفر كثافة طاقة أعلى ومخاطر أقل للحريق - وهي مزايا رئيسية لصناعة السيارات الكهربائية.

تختلف بطاريات الحالة الصلبة عن حزم أيونات الليثيوم التقليدية من خلال استخدام إلكتروليت صلب وليس سائل، وهو أمر بالغ الأهمية لحركة الأيونات بين الأنود والكاثود أثناء التشغيل. ويعتقد فريق البحث في طوكيو وخبراء آخرون أن هذه البطاريات يمكن أن تحدث ثورة في صناعة السيارات الكهربائية.

وقد أكدت الاختبارات المتقدمة، بما في ذلك حيود الأشعة السينية، التوصيلية الفائقة لإلكتروليت البيروكلور مقارنة بإلكتروليتات الأكسيد الصلبة المعروفة. إنه يُظهر أداءً قويًا عبر نطاق واسع من درجات الحرارة، من 14 إلى 212 درجة فهرنهايت، ويتفوق على بطاريات أيونات الليثيوم القياسية التي يتم تحسينها عادةً بين 32 و140 درجة فهرنهايت.

التأثير على اعتماد السيارات الكهربائية

إذا تم دمجها بنجاح في بطاريات السيارات الكهربائية، يمكن للكهرباء التي ابتكرها فريق طوكيو تسريع اعتماد المركبات النظيفة. ارتفعت مبيعات السيارات الكهربائية العالمية بنسبة 25% في الربع الأول من العام، متجاوزة 3 ملايين وحدة، وفقًا لوكالة الطاقة الدولية.

سيستفيد أصحاب المركبات الكهربائية اقتصاديًا، ومن المحتمل أن يتأهلوا للحصول على ما يصل إلى 7500 دولار من الحوافز الضريبية وتوفير حوالي 1500 دولار سنويًا من تكاليف الوقود والصيانة. علاوة على ذلك، تنبعث من المركبات الكهربائية كمية أقل بكثير من ثاني أكسيد الكربون وتقلل من الانبعاثات السامة مقارنة بمركبات البنزين، مما يوفر فوائد بيئية وصحية عامة.

ويشعر الباحثون في طوكيو بالتفاؤل بشأن إجراء المزيد من الأبحاث وإمكانات هذه المادة في تطوير تكنولوجيا البطاريات بشكل كبير.