حل نقاط ضعف بطارية الليثيوم أيون باستخدام الشريط: تقليل عمر بطارية الامتداد الشجيري

著者：Iflowpower – Provedor de central eléctrica portátil

يعتمد فريق البحث العلمي في جامعة ليس على الشريط، مع بعض تكنولوجيا الليزر المتقدمة، وقام بتطوير نوع جديد من مواد الأقطاب الكهربائية. يمكن لهذه المادة التغلب على المشاكل طويلة الأمد لبطارية الليثيوم أيون الحالية، ومن المتوقع زيادة أداء البطارية. تشير بطارية الليثيوم المعدنية إلى بطارية تُستخدم تقليديًا كجرافيت يُستخدم كأنود (قطبين كهربائيين) لبطارية الليثيوم المعدنية النقية.

نظرًا لأن هذه المادة تتمتع بكثافة طاقة عالية جدًا، فإن الليثيوم المعدني قادر على تسريع سرعة شحن البطارية بشكل كبير، ويمكن أن تصل السعة إلى 10 مرات. ومع ذلك، لا تزال هناك بعض العيوب في بطاريات الليثيوم أيون، وهو ما يسبب إزعاجاً أكبر لـ"التشعبات". أثناء عملية الشحن، تتشكل هذه الشجيرات على سطح الأنود وقد تؤدي إلى حدوث ماس كهربائي أو فشل أو حريق، لذلك يتم تركيز عدد كبير من دراسات البطاريات.

توصل فريق البحث العلمي من جامعة ليس إلى اختراق جديد في هذا المجال، أولها هو الشريط. يقوم الفريق بتمرير الشريط إلى مجمع التيار النحاسي الذي يشكل أنود الليثيوم ومعالجته بالليزر لتسخينه إلى درجة حرارة قصوى تبلغ 2300 كلفن (3680 درجة فهرنهايت أو 2026 درجة مئوية)، وبالتالي منحه بعض الميزات الجديدة المفيدة للغاية. وتؤدي هذه العملية إلى تحويل الشريط إلى طبقة مسامية، وهي مكونة من السيليكون والأكسجين وكمية صغيرة من مادة الجرافين السحرية.

وتظهر التجارب الأولية على الفيلم أنه يمكن استخدامه كطبقة واقية لتجمعات جامع التيار، والتي يمكنها امتصاص وإطلاق الليثيوم المعدني، ولن تسمح بتكوين الشجيرات الضارة. ربما وجد فريق جامعة ليس طريقة للاستفادة من هذه العوامل الإيجابية في طلاء الحماية المصنوع من أكسيد السيليكون المحفز بالليزر، وليس العبء المتزايد حديثًا لليثيوم. وتظهر التجارب أن البطارية ذات الطلاء الجديد تتمتع بعمر أطول بثلاث مرات من بطاريات الليثيوم أيون المعدنية الأخرى "ذات الفائض الصفري"، وتحتفظ بـ 70% من قدرتها في 60 دورة شحن.

وأوضح الفريق أن هذه التقنية سريعة وآمنة ولا تحتاج إلى مذيبات ويمكن تنفيذها في درجة حرارة الغرفة. ولذلك، فمن المأمول بشدة أن يكون لديه القدرة على توسيع النطاق.