اكتشاف علمي جديد يضاعف سعة شحن بطاريات السيارات 5 مرات!

طوّر العلماء غشاء بيولوجي يُمكن أن يضاعف سعة شحن بطاريات السيارات الكهربائية خمس مرات، وبالتالي يزيد مداها بشكل كبير، وهي المشكلة الأبرز في السيارات الكهربائية حاليًا

واستخدم فريق من جامعة ميشيغان الأمريكية مادة كيفلر المعاد تدويرها - وهي نفس المادة الموجودة في السترات الواقية من الرصاص - لإنشاء شبكة من الألياف النانوية تشبه غشاء الخلية، ثم قاموا باستخدام هذا الغشاء لإصلاح المشكلات الأساسية مع نوع بطارية من الجيل التالي، والذي يُعرف باسم كبريت الليثيوم.

حتى الآن، كان عمر دورة هذا النوع من البطاريات، والمقصود بها - عدد المرات التي يمكن فيها شحنها وتفريغها - غير كافٍ للاستخدام التجاري في السيارات الكهربائية، على الرغم من فوائدها في السعة.

ولكن بطاريات الليثيوم الكبريتية قادرة على حمل ما يصل إلى خمسة أضعاف الشحن الذي تحمله بطاريات الليثيوم أيون القياسية في الصناعة، والتي تستخدم في كل شيء من الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة إلى أجهزة تنظيم ضربات القلب.

ومع ذلك، فإن عدم الاستقرار المتأصل في كاثودات بطاريات الليثيوم - الكبريت، والتي تخضع لتغيير حجم 78 في المائة في كل دورة شحن، وهو ما يعني أنها غير عملية إلى حد كبير للاستخدام في الإلكترونيات الاستهلاكية.

كما أن الخلل يجعلها تتحلل بسرعة كبيرة، مما يعني أنها ستحتاج إلى استبدالها في كثير من الأحيان أكثر من نظيراتها الأكثر استقرارًا.

وتعني تلك الإمكانات الرائدة لبطاريات الليثيوم – الكبريت، أن المؤسسات البحثية في جميع أنحاء العالم تندفع لمحاولة جعل التكنولوجيا قابلة للتطبيق، مع الاختراقات السابقة في البطاريات.

وقال نيكولاس كوتوف، أستاذ العلوم الكيميائية والهندسة بالجامعة، التي قادت أحدث الأبحاث المنشورة في Nature Communications : يتمثل التحدي في الوقت الحاضر في صنع بطارية تزيد من معدل ركوب الدراجات من الدورات العشر السابقة إلى مئات الدورات وتفي بمتطلبات أخرى متعددة، بما في ذلك التكلفة.

ووصف البروفيسور كوتوف التصميم الجديد بأنه "شبه مثالي"، مما يسمح للقدرة والكفاءة بالاقتراب من الحدود النظرية لبطاريات الليثيوم - الكبريت.

ومن المتوقع أن يكون عمارة البطارية بتلك التقنية الجديدة 1000 دورة، وهو متوسط ​​بطارية السيارة الذي سيحتاج إلى استبدال كل 10 سنوات تقريبًا، في حين أن المواد المستخدمة أكثر وفرة وأقل ضررًا بيئيًا من تلك المستخدمة في بطاريات الليثيوم أيون.