أخبار

مؤخرًا، حقق باحثون صينيون اختراقًا في عوائق كثافة الطاقة والأداء في بطاريات الليثيوم-أيون التقليدية، وطوّروا خلايا لينة التغليف بكثافة طاقة تتجاوز 600 watt-hours/kg وبطاريات وحدات بسعة 480 watt-hours/kg. وتُحسّن مؤشرات الأداء هذه بشكل مباشر كثافة الطاقة وعمر البطارية لبطاريات 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، ذات كثافة الطاقة النظرية الأعلى بكثير من بطاريات الليثيوم-أيون التقليدية، تقنية بطاريات من الجيل التالي يمكنها معالجة عوائق 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 البحث الابتكاري والاختراقات التقنية، ابتكر فريق بحثي من جامعة تيانجين والمتعاونون معه 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 ونبين، الأستاذ في كلية علوم وهندسة المواد بجامعة تيانجين وقائد الفريق، أنه من خلال هذا الابتكار، حقق الفريق البحثي الأهداف الأداء لبطارية كثافة الطاقة العالية "Battery600" ونجح في تحقيق قابلية التوسع لحزمة البطاريات عالية كثافة الطاقة "Pack480"، مما أرسى أساسًا مهمًا للتطبيق المستقبلي لبطاريات معدن الليثيوم. وعلاوة على ذلك، تُظهر هذه التقنية أيضًا ثباتًا ممتازًا في الدورات وسلامة عالية.

في الوقت الحالي، واستنادًا إلى المنصات الوطنية مثل منصة جامعة تيانجين الوطنية للابتكار في تكامل الصناعة والتعليم لتكنولوجيا تخزين الطاقة والمختبر الوطني الرئيسي للمواد الوظيفية للمعادن الثمينة، يعمل الفريق بنشاط على تعزيز التحويل التقني والتحقق من تطبيق هذه النتائج. وقد أنشأ بالفعل خط إنتاج تجريبي لبطاريات معدن الليثيوم عالية الطاقة، والتي طُبقت بنجاح على 3 نماذج من المركبات الجوية غير المأهولة الكهربائية بالكامل المصغّرة في بلدي، مما زاد زمن الطيران بمقدار 2.8 مرات مقارنة بالبطاريات الحالية.

وأفيد بأن الفريق قد أتقن حاليًا التقنيات الأساسية للسلسلة الكاملة لبطاريات الليثيوم عالية الطاقة، وهي "المواد-الإلكتروليت-القطب-البطارية". وجميع المواد الخام والتقنيات الرئيسية قابلة للتحكم المستقل، كما يمتلك الفريق القدرة على الإنتاج الضخم بدرجة عالية من الاتساق. ومن المتوقع أن يتم وضعها بالكامل في الإنتاج في النصف الثاني من هذا العام.