الأخبار

مؤخرًا، نجح باحثون صينيون في تجاوز اختناقات كثافة الطاقة والأداء في بطاريات الليثيوم أيون التقليدية، وطوّروا خلايا لينة التغليف بكثافة طاقة تتجاوز 600 واط-ساعة/كغ وبطاريات وحدات بسعة 480 واط-ساعة/كغ. وتُحسّن مؤشرات الأداء هذه بشكل مباشر كثافة الطاقة وعمر البطارية في بطاريات الليثيوم أيون الحالية بمقدار 2-3 مرات.

مع التطور السريع للمجالات الناشئة مثل النقل الكهربائي، والاقتصاد منخفض الارتفاع، والإلكترونيات الاستهلاكية، والروبوتات الشبيهة بالبشر، أصبحت الحاجة إلى بطاريات قابلة لإعادة الشحن عالية الطاقة وطويلة العمر أكثر إلحاحًا. وتُعد كثافة الطاقة مؤشرًا أساسيًا للبطارية، كما أن كيفية تخزين المزيد من الطاقة مع تقليل الوزن والحجم تمثل تحديًا تقنيًا يسعى الباحثون في جميع أنحاء العالم إلى التغلب عليه.

تُعتبر بطاريات معدن الليثيوم، بما تمتلكه من كثافة طاقة نظرية أعلى بكثير من بطاريات الليثيوم أيون التقليدية، تقنية بطاريات من الجيل التالي يمكنها معالجة اختناقات الأداء وعمر البطارية في البطاريات الحالية. ومع ذلك، تواجه تصميمات الإلكتروليت الحالية صعوبة في تلبية متطلبات تحسين خرج طاقة البطارية وعمر الدورة في الوقت نفسه.

بعد سنوات من الأبحاث المبتكرة والاختراقات التقنية، ابتكر فريق بحثي من جامعة تيانجين وشركاؤه مفهوم تصميم "غير متمركز" لإلكتروليتات بطاريات معدن الليثيوم عالية الطاقة. ويكسر هذا المفهوم اعتماد تصميم الإلكتروليت التقليدي على بنية إذابة مهيمنة، محققًا في الوقت نفسه تحسين كثافة الطاقة والأداء العام. وقد نُشرت نتائج البحث في المجلة الأكاديمية الدولية Nature في 13 أغسطس.

وأوضح هو وينبين، الأستاذ في كلية علوم وهندسة المواد بجامعة تيانجين وقائد الفريق، أنه من خلال هذا الابتكار، حقق الفريق البحثي أهداف الأداء للبطارية عالية كثافة الطاقة "Battery600" ونجح في تحقيق قابلية التوسع لحزمة البطاريات عالية كثافة الطاقة "Pack480"، مما أرسي أساسًا مهمًا للتطبيق المستقبلي لبطاريات معدن الليثيوم. علاوة على ذلك، تُظهر هذه التقنية أيضًا ثباتًا ممتازًا في الدورات وسلامة عالية.

وفي الوقت الحالي، وبالاعتماد على المنصات الوطنية مثل منصة الابتكار لدمج الصناعة والتعليم في تكنولوجيا تخزين الطاقة الوطنية بجامعة تيانجين والمختبر الوطني الرئيسي للمواد الوظيفية للمعادن الثمينة، يعمل الفريق بنشاط على تعزيز التحول التقني والتحقق من التطبيق لهذه النتائج. وقد أنشأ بالفعل خط إنتاج تجريبي لبطاريات معدن الليثيوم عالية الطاقة، وتم تطبيقها بنجاح على 3 طرازات من المركبات الجوية غير المأهولة الكهربائية الصغيرة بالكامل في بلدي، مما زاد زمن الطيران بمقدار 2.8 مرات مقارنة بالبطاريات الحالية.

وأفادت التقارير أن الفريق قد أتقن حاليًا التقنيات الأساسية للسلسلة الكاملة لبطاريات الليثيوم عالية الطاقة، وهي "materials-electrolyte-electrode-battery". وجميع المواد الخام والتقنيات الرئيسية قابلة للتحكم بشكل مستقل، كما يمتلك الفريق القدرة على الإنتاج الضخم بدرجة عالية من الاتساق. ومن المتوقع أن يتم إدخالها بالكامل إلى الإنتاج في النصف الثاني من هذا العام.