ابتكار جديد يسمح بشحن البطاريات خلال خمس دقائق

اكتشف فريق من العلماء اختراقات جديدة يمكن أن تتيح بطاريات يتم شحنها خلال دقائق معدودة.

وأتاحت الابتكارات الجديدة في كيمياء البطاريات وتصميماتها إمكانية شحن البطاريات خلال خمس دقائق، مع الحفاظ على استقرارها أثناء استخدامها على مدى فترة طويلة.

ووجد أحد المشاريع من جامعة كورنيل أن الإنديوم (مادة تستخدم في الغالب لإنشاء طبقات لشاشات العرض والألواح الشمسية) يمكن أن يسمح بشحن البطاريات بسرعة والحفاظ على تخزينها.

ويحتوي الإنديوم على تركيبة خاصة تسمح له بالشحن بسرعة، ولكن دون فقدان هذا الشحن.

وقال العلماء في ورقة بحثية بعنوان "الشحن السريع والتخزين طويل الأمد في بطاريات الليثيوم" نشرت في مجلة Joule، إن الاكتشاف الجديد يمكن أن يجعل البطاريات أصغر حجما وأكثر كفاءة، خاصة عند مقارنتها بالتقنيات الأخرى مثل الشحن المدمج في الطرق.

ومع ذلك، فقد لاحظوا أن هناك المزيد من العمل الذي يتعين القيام به: فالإنديوم ثقيل، لذلك قد يكون من الأفضل العثور على مادة أخرى لها بعض الخصائص نفسها ولكن بدون الوزن.
ويمكن لبطاريات الشحن السريع أن تحول مجموعة واسعة من الصناعات، بما في ذلك السيارات الكهربائية. 

وقال ليندن آرتشر، أستاذ الهندسة وعميد كلية الهندسة بجامعة كورنيل، الذي أشرف على المشروع: "إذا كان بإمكانك شحن بطارية السيارة الكهربائية في خمس دقائق، فلن تحتاج إلى بطارية كبيرة بما يكفي لمسافة 300 ميل".

وعلى هذا النحو، يتم تنفيذ مجموعة واسعة من المشاريع لمحاولة تسريع عملية الشحن. وجاء البحث الجديد في الوقت نفسه الذي اكتشف فيه مهندسون من مختبر بروكهافن الوطني التابع لإدارة الطاقة الأمريكية، ابتكارا آخر يحسن بشكل كبير معدل شحن البطاريات.

ووجد الباحثون أن إضافة مركب يسمى "نترات مئوية" إلى جزء من البطارية يحسن بشكل كبير معدل شحن بطاريات معدن الليثيوم، مع السماح لها بالحفاظ على دورة حياة طويلة.

ويعد الفريق الذي يقف وراء هذا الإنجاز جزءا من اتحاد Battery500، وهو عبارة عن تعاون بين المعامل والجامعات التي تتطلع إلى إنشاء بطاريات ذات كثافة طاقة تبلغ 500 واط/ساعة لكل كيلوغرام - أي أكثر من ضعف ما هو متاح اليوم.

ولن يكون ذلك ممكنا باستخدام بطاريات الليثيوم أيون مثل تلك المستخدمة اليوم. وبدلا من ذلك، سيتعين على العلماء استخدام بطاريات معدن الليثيوم، التي تتمتع بكثافة طاقة أكبر بكثير، ولكنها تواجه مشاكل كبيرة بما في ذلك الاختيار الواضح بين الشحن السريع أو البطاريات القادرة على التمتع بعمر طويل.

نشر العمل الجديد على هذه البطاريات مؤخرا في مجلة Nature Communications.