بطارية الحالة الصلبة الجديدة.. تُشحن في 10 دقائق وتعمل 6 آلاف دورة

أطلقت شركة آدن إنرجي الأميركية (Adden Energy) المنبثقة عن جامعة هارفارد تكنولوجيا بطارية الحالة الصلبة الجديدة لتخزين الكهرباء، في محاولة منها للاستغناء عن الوقود الأحفوري.

ويمكن أن تعمل بطارية الحالة الصلبة الجديدة هذه لمدة 6 آلاف دورة شحن، وتستغرق 10 دقائق فقط لإعادة الشحن، وهو مقدار الوقت نفسه الذي يستغرقه ملء خزان السيارة بالبنزين.

وتراهن شركة آدن إنرجي على أن العمر الطويل للبطارية سيساعد في جعل السيارات الكهربائية ميسورة التكلفة، حسب تقرير اطّلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة.

بطارية الحالة الصلبة الجديدة

تمثّل تقنية تخزين الطاقة في الحالة الصلبة الجديدة التطور الكبير التالي، إذ يُستعمل فيها البوليمر أو السيراميك عالي التقنية أو بعض المواد الصلبة الأخرى بدلًا من السائل الموجود في بطاريات الليثيوم أيون التقليدية.

وعلى الرغم من أن تحريك أيونات الليثيوم عبر مادة صلبة يُعدّ أمرًا صعبًا، فإن المردود يتمثل في مدى أطول وأوقات شحن أسرع.

وتُعدّ شركة آدن إنرجي Adden Energy واحدة من بين العديد من مبتكري بطاريات الحالة الصلبة الساعية إلى التغلب على عقبة حركة الأيونات، وقد توصلت إلى حل لمشكلة تكوين التشعبات.

وتعرّف التشعبات بأنها ناميات صغيرة تشبه نبات السرخس تتطور على أنودات (الأقطاب الموجبة) بطاريات الليثيوم أيون، حسبما نشره موقع كلين تكنيكا (CleanTechnica) المعني بأخبار التكنولوجيا النظيفة والطاقة المستدامة والمركبات الكهربائية.

وتتداخل هذه التشعبات مع أداء البطارية، وتزيد من خطر نشوب حريق، وفقًا لما اطّلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة.

• أدنوك الإماراتية تمنح شركة أميركية تطور بطارية صديقة للبيئة مليون دولار

وبدأت شركة آدن إنرجي عملها في كلية جون بولسون للهندسة والعلوم التطبيقية بجامعة هارفارد، إذ قامت مجموعة بحثية برئاسة الأستاذ المشارك، شين لي، بدراسة التحديات والفرص التي تمثّلها بطاريات الحالة الصلبة للسيارات الكهربائية.

وفي عام 2018، حققت المجموعة إنجازًا كبيرًا في مجال بطاريات الحالة الصلبة، عندما نشرت دراسة عن الشوارد الصلبة الكبريتيدية في مجلة نيتشر كوميونيكيشن Nature Communications المتخصصة في العلوم الطبيعية.

وأوضحت المجموعة أنها تهدف "إلى كشف الآلية الأساسية بين البنية المجهرية وأداء الشوارد الصلبة الكبريتيدية، التي يمكن أن تكون بمثابة مبادئ توجيهية للمواد المستقبلية وتصميمات خلايا البطارية".

نتيجة الأبحاث الإضافية

تمثّل بطارية الحالة الصلبة الجديدة نتيجة لأبحاث إضافية، بلغت ذروتها بدراسة جديدة نُشرت في 8 يناير/كانون الثاني 2024 في مجلة نيتشر ماتيريالز Nature Materials تحت عنوان "التدوير السريع لمعدن الليثيوم في بطاريات الحالة الصلبة بواسطة مواد الأنود الحساسة للانقباض".

وكان يُعتقد سابقًا أن نمو التشعبات يمثّل مشكلة بالنسبة لبطاريات الإلكتروليت السائلة فقط، ولكنه يمكن أن يفسد بطارية الحالة الصلبة، وقد ظهرت حلول مختلفة لإبطاء نمو التشعبات، حسبما نشره موقع كلين تكنيكا (CleanTechnica).

وذهب فريق كلية جون بولسون للهندسة والعلوم التطبيقية بجامعة هارفارد، برئاسة الأستاذ المشارك، شين لي، إلى أبعد من ذلك ليوقفها تمامًا.

• ستيلانتس تتيح لعملائها الحصول على بطارية سيارة كهربائية مشحونة في دقائق (فيديو)

وقالت المديرة المساعدة للمكتب الصحفي بجامعة هارفارد، ليا بوروز: "في هذا البحث الجديد، أوقف
"لي" وفريقه تشكُّل التشعبات باستعمال جزيئات السيليكون بحجم ميكرون في الأنود لتقليص تفاعل الليثيوم وتسهيل الطلاء المتجانس لطبقة سميكة من معدن الليثيوم".

وأوضحت أن هذه الجسيمات المطلية توجِد سطحًا متجانسًا توَزَّع كثافة التيار عليه بالتساوي؛ ما يمنع نمو التشعبات.

وأضافت: "لأن الطلاء والإزالة يمكن أن يحدث بسرعة على سطح مستوٍ، فيمكن إعادة شحن البطارية خلال 10 دقائق فقط".

سعة البطارية

أشارت المديرة المساعدة للمكتب الصحفي بجامعة هارفارد، ليا بوروز، إلى أن "البطارية احتفظت بنسبة 80% من سعتها بعد 6 آلاف دورة، متفوقة على البطاريات الخلوية الأخرى الموجودة في السوق اليوم".

في غضون ذلك، قامت شركة آدن Adden، المنبثقة عن جامعة هارفارد، بتوسيع نطاق بطارية الحالة الصلبة الجديدة إلى حجم الهاتف الذكي.

وفازت الشركة بترخيص التقنية الحصرية من مكتب تطوير التكنولوجيا بجامعة هارفارد في عام 2022، وحصلت الشركة على تمويل أولي بقيمة 5.15 مليون دولار.

• إنتاج بطاريات السيارات الكهربائية فائقة الشحن ينتظر نموذجًا مميزًا

وأوضحت الشركة أن "الترخيص وتمويل المشروع سيمكّن الشركة الناشئة من توسيع نطاق النموذج الأولي لمختبر جامعة هارفارد نحو النشر التجاري لبطارية الليثيوم المعدنية الصلبة التي قد توفر شحنًا موثوقًا وسريعًا للسيارات الكهربائية المستقبلية".

وتوقعت شركة آدن إنشاء خلية بحجم كف اليد في خطوة أولى، والانتقال إلى بطارية الحالة الصلبة كاملة الحجم للسيارات الكهربائية خلال السنوات الـ3 إلى الـ5 المقبلة.

وأضافت أن الجدول الزمني يتوافق مع بطاريات الحالة الصلبة الجديدة الأخرى، التي من المتوقع أن تصل إلى السوق في وقت ما قبل عام 2030، أو ما يقرب من ذلك.

وفيما يتعلق بالتكاليف، يرى رئيس فريق كلية جون بولسون للهندسة والعلوم التطبيقية بجامعة هارفارد، الأستاذ المشارك، شين لي، أن العمر الطويل لبطارية الحالة الصلبة يمكن أن يساعد في جعل السيارات الكهربائية ميسورة التكلفة من خلال تحسين قيمة إعادة بيعها.

اقرأ أيضًا..

• الغاز النيجيري لن يلبي طموحات المغرب أو الجزائر.. ومشروع جديد قد يصبح فرصة (تقرير)
• مدير وحدة أبحاث الطاقة: 3 نتائج لإغلاق حقل الشرارة في ليبيا
• أسعار السيارات الكهربائية المستعملة في أميركا تهبط بمعدل الثلث خلال 2023