اكتشاف مادة جديدة تطيل من عمر البطاريات

حقق باحثون خطوة جديدة في تطوير بطاريات قادرة على تخزين 10 أضعاف ما يمكن لبطاريات "الليثيوم-أيون" الحالية تخزينه من الطاقة.
وأجرى العلماء تجاربهم على مادة من "عقيق السيراميك" تسمى "إل إل زد أو" LLZO قد تعجل بإطلاق بطاريات تعتمد على كيمياء "الليثيوم-هواء". وكانت بطاريات "الليثيوم-هواء" قيد التطوير على مدى العقود الماضية، ولكنها غير مستقرة للاستخدام العملي.
وقد تقود مادة "إل إل زد أو" إلى صناعة بطاريات تمتاز بأنها أكثر أمانا وكثافة، كما أنها تدوم أكثر من بطاريات "الليثيوم-أيون". وكان الباحثون اختبروا خصائص هذه المادة باستخدام المجهر الإلكتروني في مختبر "أوك ريدج الوطني" التابع لوزارة الطاقة الأمريكية.
وقال تشنج ما، وهو باحث مشارك في مرحلة ما بعد الدكتوراه في مختبر "أوك ريدج الوطني" إن بطاريات "الليثيوم-أيون" التقليدية بلغت حدها وهناك حاجة إلى كيمياء جديدة لدفع تقنيات صناعة البطاريات. وأضاف ما "يجب عليكم اعتماد شيء مختلف كليا، وهذا الشيء هو بطاريات الليثيوم-هواء".
وقال تشنج إن بطاريات "الليثيوم-هواء" عملية أكثر لاستخدامها في السيارات وشبكات الطاقة، وأقل من ذلك في أجهزة الحاسوب المحمولة والأجهزة المحمولة، وذلك نظرا لمستويات الكيمياء والكثافة.
وأوضح تشنج أن مادة "إل إل زد أو" تعمل بفعالية على استقرار بطاريات "الليثيوم-هواء" وتجعلها أقرب إلى الاستخدام العملي. وأضاف تشنج أن الباحثين لم يكونوا قد اختبروا مادة "إل إل زد أو" مع بطاريات فعلية بعد، ولكنهم الآن أصبحوا قادرين على وضعها في طور العمل.
يذكر أن بطاريات "الليثيوم-أيون" تتكون من أقطاب، مهبط موجب ومصعد سالب، وبينهما محلول كهربائي يسمح بحركة أيونات الليثيوم المشحونة. وخلال عملية الشحن، تتحرك أيونات الليثيوم تتحرك من القطب السالب إلى القطب الموجب للتخزين. ويحدث العكس أثناء التفريغ، حيث تتحرك أيونات الليثيوم من القطب الموجب إلى القطب السالب وخارجا إلى الجهاز باستخدام البطارية.
أما بطاريات "الليثيوم-هواء" فمختلفة من حيث أنها تستخدم مصعدا سالبا من الليثيوم مع محلول كهربائي مائي يقوم بتوفير طاقة بكثافة أكبر، ولكن المواد الحالية غير مستقرة، ما يجعل بطاريات "الليثيوم-هواء" غير عملية، ولكن مادة "إل إل زد أو" تعمل كفاصل وتحافظ على البطارية مستقرة، وخصوصا خلال التفريغ.
وقال الباحث تشنج إنه يمكن أن تكون مادة "إل إل زد أو" أفضل من أي محلول كهربائي تجاري آخر بالنسبة لبطاريات "الليثيوم-هواء"، كما أنه يوفر للعلماء خيارات للبحث عن أفكار جديدة في تصاميم بطاريات "الليثيوم-هواء"