في السنوات الأخيرة، برزت بطاريات الليثيوم أيون كتقنية حيوية في التحول نحو مصادر الطاقة المتجددة والمركبات الكهربائية. وقد أدى الطلب المتزايد على بطاريات أكثر كفاءةً وبأسعار معقولة إلى تطوراتٍ هامة في هذا المجال. ويتوقع الخبراء هذا العام تحقيق العديد من الإنجازات التي قد تُحدث ثورةً في قدرات بطاريات الليثيوم أيون.
من التطورات البارزة التي تستحق المتابعة تطوير بطاريات الحالة الصلبة. فعلى عكس بطاريات أيونات الليثيوم التقليدية التي تستخدم الإلكتروليتات السائلة، تستخدم بطاريات الحالة الصلبة مواد صلبة أو سيراميك كإلكتروليتات. لا يقتصر هذا الابتكار على زيادة كثافة الطاقة، مما قد يزيد من مدى المركبات الكهربائية فحسب، بل يقلل أيضًا من وقت الشحن ويعزز السلامة من خلال تقليل خطر الحريق. وتركز شركات بارزة مثل Quantumscape على بطاريات الليثيوم-المعادن ذات الحالة الصلبة، بهدف دمجها في المركبات بحلول عام 2025[1].
في حين أن بطاريات الحالة الصلبة تحمل إمكانات واعدة، يستكشف الباحثون أيضًا كيمياء بديلة لمعالجة المخاوف بشأن توفر مواد البطاريات الرئيسية مثل الكوبالت والليثيوم. ويواصل البحث عن خيارات أرخص وأكثر استدامة دفع عجلة الابتكار. علاوة على ذلك، تعمل المؤسسات الأكاديمية والشركات حول العالم بجد لتحسين أداء البطاريات، وزيادة سعتها، وتسريع عمليات الشحن، وخفض تكاليف التصنيع[1].
تتجاوز جهود تحسين بطاريات أيونات الليثيوم المركبات الكهربائية. تُستخدم هذه البطاريات في تخزين الكهرباء على مستوى الشبكة، مما يسمح بتكامل أفضل لمصادر الطاقة المتجددة المتقطعة، مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح. ومن خلال الاستفادة من بطاريات أيونات الليثيوم لتخزين الطاقة على الشبكة، يُحسّن ذلك استقرار وموثوقية أنظمة الطاقة المتجددة بشكل ملحوظ[1].
في إنجازٍ حديث، طوّر علماء في مختبر لورانس بيركلي الوطني طلاءً بوليمريًا موصلًا يُعرف باسم HOS-PFM. يُمكّن هذا الطلاء من استخدام بطاريات ليثيوم أيون أطول عمرًا وأكثر قوةً للسيارات الكهربائية. يُوصل HOS-PFM كلًا من الإلكترونات والأيونات في آنٍ واحد، مما يُعزز استقرار البطارية، ومعدلات الشحن والتفريغ، وعمرها الافتراضي. كما يعمل كمادة لاصقة، مما قد يُطيل متوسط عمر بطاريات الليثيوم أيون من 10 إلى 15 عامًا. علاوةً على ذلك، أظهر الطلاء أداءً استثنائيًا عند تطبيقه على أقطاب السيليكون والألومنيوم، مُخففًا من تدهورها ومحافظًا على سعة البطارية العالية على مدار دورات متعددة. تُبشّر هذه النتائج بزيادة كبيرة في كثافة طاقة بطاريات الليثيوم أيون، مما يجعلها أكثر تكلفةً وسهولةً في الاستخدام للسيارات الكهربائية[3].
في ظل سعي العالم للحد من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري والانتقال إلى مستقبل مستدام، تلعب التطورات في تكنولوجيا بطاريات الليثيوم أيون دورًا محوريًا. وتدفع جهود البحث والتطوير الجارية هذه الصناعة قدمًا، مما يُقرّبنا من حلول بطاريات أكثر كفاءةً وتكلفةً وأقل تكلفةً وصديقةً للبيئة. ومع التطورات في بطاريات الحالة الصلبة، والكيمياء البديلة، والطلاءات مثل HOS-PFM، أصبحت إمكانية الاعتماد الواسع النطاق على المركبات الكهربائية وتخزين الطاقة على مستوى الشبكة أمرًا ممكنًا بشكل متزايد.
وقت النشر: ٢٥ يوليو ٢٠٢٣
