في السنوات الأخيرة، برزت بطاريات الليثيوم أيون كتقنية حيوية في التحول نحو مصادر الطاقة المتجددة والمركبات الكهربائية.وقد أدى الطلب المتزايد باستمرار على بطاريات أكثر كفاءة وبأسعار معقولة إلى تطورات كبيرة في هذا المجال.ويتوقع الخبراء هذا العام حدوث العديد من الاختراقات التي يمكن أن تحدث ثورة في قدرات بطاريات الليثيوم أيون.
أحد التطورات الملحوظة التي يجب مراقبتها هو تطوير بطاريات الحالة الصلبة.على عكس بطاريات الليثيوم أيون التقليدية التي تستخدم الإلكتروليتات السائلة، تستخدم بطاريات الحالة الصلبة المواد الصلبة أو السيراميك كإلكتروليتات.لا يؤدي هذا الابتكار إلى زيادة كثافة الطاقة فحسب، بل من المحتمل أن يوسع نطاق المركبات الكهربائية، ولكنه يقلل أيضًا من وقت الشحن ويحسن السلامة من خلال تقليل مخاطر نشوب حريق.تركز شركات بارزة مثل Quantumscape على بطاريات الليثيوم المعدنية الصلبة، بهدف دمجها في المركبات في وقت مبكر من عام 2025[1].
في حين أن بطاريات الحالة الصلبة تحمل وعدًا كبيرًا، فإن الباحثين يستكشفون أيضًا كيمياء بديلة لمعالجة المخاوف بشأن توفر مواد البطاريات الرئيسية مثل الكوبالت والليثيوم.ويستمر البحث عن خيارات أرخص وأكثر استدامة في دفع عجلة الابتكار.علاوة على ذلك، تعمل المؤسسات الأكاديمية والشركات في جميع أنحاء العالم بجد لتحسين أداء البطارية، وزيادة سعتها، وتسريع سرعات الشحن، وخفض تكاليف التصنيع[1].
تمتد الجهود المبذولة لتحسين بطاريات الليثيوم أيون إلى ما هو أبعد من السيارات الكهربائية.وتجد هذه البطاريات تطبيقات في تخزين الكهرباء على مستوى الشبكة، مما يسمح بتكامل أفضل لمصادر الطاقة المتجددة المتقطعة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.ومن خلال الاستفادة من بطاريات الليثيوم أيون لتخزين الشبكة، تم تحسين استقرار وموثوقية أنظمة الطاقة المتجددة بشكل كبير[1].
في إنجاز حديث، قام العلماء في مختبر لورانس بيركلي الوطني بتطوير طبقة بوليمر موصلة تعرف باسم HOS-PFM.يتيح هذا الطلاء بطاريات ليثيوم أيون أطول عمرًا وأكثر قوة للسيارات الكهربائية.يقوم HOS-PFM بتوصيل كل من الإلكترونات والأيونات في الوقت نفسه، مما يعزز استقرار البطارية ومعدلات الشحن/التفريغ والعمر الإجمالي.كما أنه بمثابة مادة لاصقة، مما قد يؤدي إلى إطالة متوسط عمر بطاريات الليثيوم أيون من 10 إلى 15 عامًا.علاوة على ذلك، أظهر الطلاء أداءً استثنائيًا عند تطبيقه على أقطاب السيليكون والألمنيوم، مما يخفف من تدهورها ويحافظ على سعة البطارية العالية على مدار دورات متعددة.تحمل هذه النتائج وعدًا بزيادة كثافة الطاقة في بطاريات الليثيوم أيون بشكل كبير، مما يجعلها ميسورة التكلفة ويمكن الوصول إليها للسيارات الكهربائية[3].
بينما يسعى العالم جاهداً للحد من انبعاثات الغازات الدفيئة والانتقال إلى مستقبل مستدام، تلعب التطورات في تكنولوجيا بطاريات الليثيوم أيون دورًا محوريًا.تعمل جهود البحث والتطوير المستمرة على دفع الصناعة إلى الأمام، مما يجعلنا أقرب إلى حلول بطاريات أكثر كفاءة وبأسعار معقولة وصديقة للبيئة.ومع التقدم الكبير في بطاريات الحالة الصلبة، والكيمياء البديلة، والطلاءات مثل HOS-PFM، أصبحت إمكانية اعتماد السيارات الكهربائية وتخزين الطاقة على مستوى الشبكة على نطاق واسع ممكنة بشكل متزايد.
وقت النشر: 25 يوليو 2023