تمكن المهندسون وعلماء المواد من إحراز تقدم ملحوظ في تكنولوجيا البطاريات، حيث طوروا بطارية ليثيوم كبريتية تتمتع بقدرة على الاحتفاظ بنسبة 80٪ من سعة شحنها بعد 25,000 دورة شحن.
ويعد هذا الاختراع خطوة كبيرة إلى الأمام مقارنة ببطاريات الليثيوم أيون التقليدية، حيث من المتوقع أن يسهم هذا التقدم في تقديم حلول تخزين طاقة أصغر وأخف وزناً وأطول عمراً، مما يلبي احتياجات التطبيقات المتنوعة في الإلكترونيات والمركبات الكهربائية.
بطارية ليثيوم متطورة تدوم طويلاً
ووفقاً لدراسة نشرت في مجلة Nature، تم استخدام الكبريت كمكون رئيسي في القطب الصلب للبطارية. وعلى الرغم من أن الكبريت يتسم بالتوافر والفعالية من حيث التكلفة، فقد شكل تحديات سابقة بسبب مشكلات مثل فقدان الأيونات والتوسع أثناء تفاعلها مع الليثيوم.
لكن تم التغلب على هذه المشكلات من خلال دمج خليط يشبه الزجاج يحتوي على الكبريت والبورون والليثيوم والفوسفور واليود. وقد أظهر عنصر اليود تحسناً في حركة الإلكترونات أثناء تفاعلات الأكسدة والاختزال، مما يعزز سرعة الشحن ويحسن الأداء العام.
ووفقاً لموقع Techxplore، فإن البحث أظهر أن البنية الذرية المسامية للقطب الكهربائي تساعد على تسهيل انتشار الأيونات، مما يقضي على الحاجة إلى الحركات الوسيطة. هذا الاستقرار الهيكلي، إلى جانب الخصائص الكيميائية للإلكتروليت في الطور الزجاجي، يعزز من متانة البطارية عبر عدد غير مسبوق من الدورات.
أظهرت بطارية الليثيوم والكبريت التجريبية قدرة على الحفاظ على سعتها حتى في درجات الحرارة المرتفعة، وهي ميزة هامة في البيئات القاسية، حيث تتدهور بطاريات الليثيوم أيون التقليدية عادةً بعد حوالي 1000 دورة شحن. هذا العمر الطويل يجعل من البطارية الجديدة تطوراً مذهلاً.
وأقر مؤلفو الدراسة بضرورة إجراء المزيد من الأبحاث لتحسين كثافة الطاقة واستكشاف مواد بديلة قد تقلل من وزن البطارية الكلي. تركز الجهود حالياً على تحسين هذه التكنولوجيا لتلبية الطلب المتزايد على حلول تخزين الطاقة في مجموعة واسعة من التطبيقات، بدءاً من الإلكترونيات الاستهلاكية وصولاً إلى أنظمة الطاقة المتجددة.