تقنية جديدة وعالية الكفائة قد تحدث ثورة في عالم البطاريات

قام فريق عالمي من العلماء بتطوير بطارية ليثيوم-هواء بدون أغلب العيوب الموجودة في البطاريات الشائعة
........................ صدى الساحل ........................ ....................................................................

-إزالة العيوب

يتم ابتكار تقنيات ومواد جديدة يومياً لتحسين طريقة صناعة البطاريات. ولا تقتصر الاستفادة من هذه التطويرات على المنتجات الكهربائية العادية، بل تصل أيضاً إلى منتجات الطاقة المتجددة والمركبات الكهربائية. ولكن، حتى هذه التطويرات قد تعاني من عيوب.

من أهم الأمثلة على هذا، بطاريات الليثيوم- الهواء. في البداية كانت تعتبر واعدة جداً نظراً لنسبة الخرج الكهربائي/الوزن الممتازة، ولكن الآن ينظر إليها بحذر. تتضمن عيوبها مقدار الطاقة الضائعة حرارياً والتجهيزات الإضافية المكلفة اللازمة لضخ غاز الأوكسجين من وإلى البطارية.

نظراً للآمال التي كانت معقودة عليها، كان لا بد من إعادة النظر فيها بشكل كامل، حيث قام فريق عالمي من الباحثين بتطوير مفهوم جديد للبطارية مبني على بطارية الليثيوم–الهواء وأطلق عليه اسم بطارية المهبط النانوليثي. تستطيع التقنية الجديدة أن تقدم نفس الأداء الذي تقدمه بطارية الليثيوم–الهواء بدون أي من تلك العيوب المزعجة.

تصف الدراسة المنشورة في مجلة نيتشر إينيرجيالبطارية على أنها بشكل عام، نموذج معدل من العملية الكيميائية في بطارية الليثيوم – الهواء. كان الهدف الأساسي من الدراسة معالجة المشكلة الأساسية في بطارية الليثيوم – الهواء، وهي فرق الجهد بين شحن البطارية وتفريغها، الذي يؤدي إلى ضياع يقدر بـ 1.2 فولت.

-محتجز في الزجاج

تقوم بطارية الليثيوم–الهواء التقليدية بإعادة الأوكسجين الذي تتلقاه بالشحن إلى الشكل الغازي، وإطلاقه في الهواء الخارجي بعد استخدامه، أما بطاريات النانوليثيا فهي ليست بحاجة إلى هذه العملية: حيث أن الأوكسجين يبقى بالشكل الصلب، مقيداً ضمن ثلاثة مركبات كيميائية صلبة: Li2O، Li2O2، و LiO2، مختلطة معاً على شكل زجاج. وقد تناقص الضياع في الجهد من 1.2 إلى 0.24 فولت، أي أن 8% فقط من الطاقة الكهربائية تتحول إلى حرارة. هذا التصميم يحل أيضاً مشكلة تغير الحجم عندما يتحول الأوكسجين بين الحالتين؛ الصلبة والغازية، متسبباً في تناقص عمر البطارية. هذه العملية بأكملها أصبحت ممكنة بفضل جسيمات صغيرة تسمى نانوليثيا، تحتوي على الليثيوم والأوكسجين معاً على شكل زجاج، ويتم الحفاظ على استقرار المزيج بوضعه ضمن شبكة ثلاثية الأبعاد من أوكسيد الكوبالت.

المنتج النهائي هو بطارية رخيصة، عملية من ناحية الحجم، وأكثر أماناً من البطاريات الأخرى.