23
2022
-
02
【Brief Description】التوسع السريع في إنتاج السيارات الكهربائية يعود إلى بطاريات الليثيوم أيون، التي تمكن من تشغيل الأجهزة الإلكترونية الخفيفة.
التوسع السريع في إنتاج السيارات الكهربائية مدعوم ببطاريات الليثيوم أيون، التي يمكن أن تحقق الأجهزة الإلكترونية الخفيفة.
ومع ذلك، تواجه بطاريات الليثيوم أيون أيضًا قيودًا في مدى السيارات الكهربائية، ويواصل الباحثون في جميع أنحاء العالم دفع الأبحاث لتحقيق كثافة طاقة أكبر (أي الطاقة التي يمكن تخزينها في مادة معينة) ، مما يعزز قدرة الأجهزة الحالية، بما في ذلك تحقيق تطبيقات جديدة مثل الطائرات بدون طيار والروبوتات.
طريقة واعدة هي استبدال الأقطاب الكهربائية المعدنية بدلاً من الجرافيت التقليدي، حيث ستحتوي الأقطاب الكهربائية المعدنية على جهد شحن أعلى عند الكاثود. ومع ذلك، فإن مجموعة متنوعة من التفاعلات الكيميائية غير المرغوب فيها في الإلكتروليت للأقطاب المنفصلة تعيق أيضًا البحث.
الآن، اكتشف فريق بحثي من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا إلكتروليت جديد يمكنه التغلب على هذه المشكلات دون التضحية بعمر الدورة. يقول الباحثون إن هذا الاكتشاف يمكن أن يحول بطاريات الليثيوم أيون التي عادة ما تخزن حوالي 260 واط ساعة لكل كيلوغرام إلى حوالي 420 واط ساعة لكل كيلوغرام. وهذا سيؤدي إلى زيادة مدى السيارات الكهربائية وزيادة مدى الأجهزة المحمولة.
الإلكتروليت هو محلول يحمل أيونات الليثيوم ذهابًا وإيابًا بين الأنود والكاثود أثناء الشحن. بشكل أكثر تحديدًا، فإن الذرات في السبائك المعدنية تميل إلى الذوبان في محلول الإلكتروليت، ومع دوران البطارية، يمكن أن تتساقط الأقطاب الكهربائية دون أن تبدأ في التصدع والتدهور.
في هذه الدراسة، أثبت الإلكتروليت الجديد مقاومة عالية لذوبان الذرات المعدنية، مما يمنع فقدان الكتلة ومشاكل التصدع المعتادة. كما أنه يقلل من تراكم المركبات غير المرغوب فيها على سطح الأقطاب الكهربائية بأكثر من عشرة أضعاف، ولا يزال يسمح بسهولة حركة أيونات الليثيوم المطلوبة لشحن البطارية.
أظهر هذا الإلكتروليت مقاومة كيميائية للأكسدة للمواد الغنية بالنيكل عالية الطاقة، مما يمنع تكسير الجسيمات، ويستقر الكاثود خلال الدورة. كما أن هذا الإلكتروليت قادر على تحقيق إزالة وإيداع الليثيوم المعدني بشكل مستقر وقابل للعكس. هذه خطوة مهمة نحو تحقيق بطاريات الليثيوم المعدنية القابلة لإعادة الشحن، التي تمتلك طاقة تعادل ضعف بطاريات الليثيوم أيون المتطورة.
سيساهم هذا الاكتشاف في مزيد من الأبحاث حول الإلكتروليت وتصميم الإلكتروليتات السائلة لبطاريات الليثيوم المعدنية التي تعادل الإلكتروليتات الصلبة. قد يؤدي ذلك إلى أن تزن الهواتف المحمولة أو السيارات الكهربائية نفس الوزن، ولكن مع فترات أطول بين الشحن، مما يكون له أهمية كبيرة في النقل.
يقول الباحثون إن خطوتهم التالية هي توسيع نطاق الإنتاج، حيث يمكن تحقيق هذه التقنية من خلال تفاعلات بسيطة جدًا باستخدام مواد خام تجارية سهلة الحصول عليها. فقط في الوقت الحالي، لا تزال أسعار المركبات السابقة لتخليق الإلكتروليت باهظة، ولكن إذا تم الاعتراف بها في السوق، فقد يؤدي ذلك إلى توسيع النطاق بشكل أكبر ودفع الأسعار للانخفاض.
الأخبار ذات الصلة