أكدت ورقة بحثية جديدة؛ انه يمكن لبطاريات الليثيوم المعدنية ، التي تستخدم أنودات مصنوعة من معدن الليثيوم بدلاً من الجرافيت ، أن تقدم تحسينات كبيرة في كثافة الطاقة ووزنها.
وقد وضع كونسورتيوم Battery 500 التابع لوزارة الطاقة الامريكية هدفًا يتمثل في تطوير بطاريات EV من معدن الليثيوم مع ثلاثة أضعاف كثافة الطاقة لخلايا Li-ion الموجودة حاليًا.
وقد قام العلماء في جامعة ستانفورد ومختبر المسرع الوطني SLAC بأخذ أول نظرة بالمقياس الذري حول كيفية قيام عملية تقادم التقويم بمهاجمة أنودات الليثيوم المعدنية؛ و أظهرت الصور أن “تآكل أنودات معدن الليثيوم أثناء تقادم التقويم وأصوله المجهرية” ،كانت أقل كثيرا من تآكل عمود ىنود المصنوع من الجرافيت ، وقد شرح العلماء المشاركون في البحث كيف اكتشفوا أن طبيعة الإلكتروليت لها تأثير كبير على شيخوخة البطارية وتآكل الانودات الخاصة بها .
و صرح الفريق البحثي بانه”يشير عملنا إلى أن المواد المكونة للإلكتروليت يمكن أن يحدث فرقًا كبيرًا في استقرار البطاريات المخزنة” ، كما قال SLAC والبروفيسور يي كوي ، الذي قاد الدراسة مع البروفيسور في جامعة ستانفورد زينان باو. “هذا شيء لم يلق بالا من صناع البطاريات الكهربائية لذا أجرينا العديد من الأبحاث لفهم ما يحدث”.
في هذه الدراسة ، أراد الفريق اختبار مجموعة متنوعة من الإلكتروليتات بتركيبات كيميائية مختلفة للحصول على صورة عامة للتوقف علي العوامل المؤثرة في عمر أنودات الليثيوم المعدنية ، لذلك قام الفريق البحثي بقياس كفاءة شحن بطاريات الليثيوم المعدنية التي تحتوي على أنواع مختلفة من الإلكتروليتات. ثم فككوا بعناية البطاريات التي تم شحنها بالكامل وتركوها لمدة يوم ، ثم أزالوا الأنودات وقاموا بتجميدها في النيتروجين السائل للحفاظ على هيكلها وكيميائها عند نقطة معينة في عملية التقادم ، ثم قام الباحثون بفحص الأنودات باستخدام مجهر إلكتروني مبرد (cryo-EM) لمعرفة كيف تأثرت الإلكتروليتات المختلفة خاصة علي القطب الموجب عند المقياس الذري.
في كل مرة يتم فيها شحن بطارية من معدن الليثيوم ، يتم ترسيب طبقة جديدة من معدن الليثيوم على الأنود الخاص بها. يؤدي إلكتروليت البطارية إلى تآكل هذا المعدن الجديد ، مكونًا طبقة تسمى SEI ، والتي تساهم في تقادم الإلكتروليتات. على عكس التوقعات ، فإن الإلكتروليتات التي من شأنها أن تدعم الشحن عالي الكفاءة كانت عرضة للانخفاض في الكفاءة بسبب الترسيبات التي تحدث علي الإلكتروليتات ذات الأداء الضعيف ، كما قال البروفيسور كوي.
لم تكن هناك كيمياء إلكتروليتية واحدة تقوم بكلا الأمرين بشكل جيد ولكن وجدنا انه في حالة تصنيع الإلكتروليتات من مادة الليثيوم حققت نتائج إيجابية افضل من غيرها من المواد الأخرى مشيرا إلي أن نتائج الليثيوم كانت أفضل من معدن الجرافيت المستخدم حاليا في تصنيع الإلكتروليتات.
لتقليل تقادم الإلكتروليتات، سيكون التحدي هو تقليل كل من طبيعة التآكل المعدني ومدى التآكل الذي يحدثه معدن الليثيوم على سطح الأنود الذي يهاجمه باستمرار أثناء عملية الشحن .قال البروفيسور باو: “ما هو مهم حقًا هو أن هذا يعطينا طريقة جديدة للتحري عن الامور الواعدة أكثر”. “إنه يشير إلى معيار تصميم إلكتروليت جديد لتحقيق المعايير التي نحتاجها للجيل القادم من تكنولوجيا البطاريات.”
إقرأ أيضا:
بطاريات EV عالية الجهد يتهافت عليها المصنعون
مواد إلكترود الجديدة تنتج بطاريات حالة صلبة بالكامل
شركة “Lion Electric” تعلن عن مصنع لحزم البطاريات في كندا
أساسيات هامة يجب معرفتها عن بطارية السيارة الكهربائية
كم يبلغ عمر بطارية السيارة الكهربائية؟
ثورة في قدرة البطارية الكهربائية.. تضاعفت ثلاث مرات بالكامل
أربع شركات كبرى تقيم اتحاد للبطاريات القابلة للتبديل
