- يتزايد نمو المعروض العالمي من بطاريات الليثيوم أيون
- هناك توجه عالمي متزايد لاقتناء السيارات الكهربائية
- تتمتع بطاريات الليثيوم أيون نسبة طاقة إلى وزن عالية
- تُستعمَل بطاريات الليثيوم أيون على نطاق واسع في السيارات الكهربائية لكونها خفيفة الوزن
- تعتمد المدة التي تستغرقها تلك البطاريات في عملية الشحن على حجمها ونوع الشاحن المستعمل.
تسارع نمو المعروض من بطاريات الليثيوم أيون خلال الأعوام الأخيرة، مع تنامي التوجه العالمي لاقتناء السيارات الكهربائية وزيادة التحول نحو بناء أنظمة تخزين الكهرباء حول العالم.
وتُستعمَل تلك البطاريات -حاليًا- في معظم الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية مثل الهواتف المحمولة وأجهزة الحاسوب المحمولة؛ نظرًا إلى طاقتها العالية لكل وحدة كتلة وحجم مقارنةً بأنظمة تخزين الطاقة الكهربائية الأخرى.
ولدى بطاريات الليثيوم أيون كذلك نسبة طاقة إلى وزن مرتفعة، وكفاءة عالية في استعمال الطاقة، وأداء جيد في درجات الحرارة العالية، وعمر طويل، وانخفاض التفريغ الذاتي، كما يمكن إعادة تدوير معظم مكونات تلك البطاريات، لكن تكلفة استعادة المواد الداخلة في تصنيعها تظل تحديًا لهذه الصناعة.
وتستعمل معظم السيارات الكهربائية بالكامل والمركبات الكهربائية الهجينة القابلة للشحن اليوم بطاريات الليثيوم أيون، على الرغم من أن الكيمياء الدقيقة الخاصة بها غالبًا ما تختلف عن بطاريات الإلكترونيات الاستهلاكية، وفق معلومات جمعتها منصة الطاقة المتخصصة.
ويستمر البحث والتطوير لتقليل تكلفة تلك البطاريات المرتفعة نسبيًا، وإطالة عمرها واستعمال كميات أقل من الكوبالت، ومعالجة مخاوف السلامة فيما يتعلق بظروف الأعطال المختلفة.
تقنية ثورية
ما زال عشاق اقتناء السيارات الكهربائية تساورهم أسئلة كثيرة بشأن بطارياتها: ما هو نطاق الأميال الخاصة بها؟ ما المدة التي تستغرقها عملية شحن البطاريات؟ وكيف يؤثر الشحن في العمر الوظيفي للبطارية على المدى الطويل؟
وحقق الباحثون في جامعة كورنيل الأميركية الخاصة إنجازًا في مجال بطاريات الليثيوم أيون يقولون إنها قادرة على تبديد تلك المخاوف، وفق دراسة نشرتها مجلة جول (Joule)
وطور الباحثون بطارية ليثيوم لديها القدرة على إنجاز الشحن في 5 دقائق، مع استمرارها في تقديم أداء تشغيلي مستقر عبر دورات "الشحن والتفريغ" المستمرة.
وتُستعمَل بطاريات الليثيوم أيون على نطاق واسع في السيارات الكهربائية لكونها خفيفة الوزن، وتتسم بكفاءة عالية في إنتاج الطاقة، إلى جانب عمرها الوظيفي الطويل.
وتعتمد المدة التي تستغرقها تلك البطاريات في عملية الشحن على حجمها ونوع الشاحن المستعمل.
فأجهزة الشحن السريعة لديها القدرة على شحن سيارة كهربائية في مدة لا تقل عن 30 دقيقة، في حين أنه قد تستغرق الشواحن من "المستوى الأول" المستعملة غالبًا في المباني السكنية، ما يزيد على 40 ساعة.
وكانت هناك تطورات في أجهزة الشحن أيضًا؛ حيث تقول شركة غرافيتي (Gravity) الناشئة إن أجهزة الشحن الخاصة بها تستغرق 5 دقائق فقط في المركبات البالغة مداها 200 ميل، رغم أن بعض السيارات الكهربائية ليست مصممة للتعامل مع الكهرباء المخزنة في أجهزة الشحن تلك.
ورغم كل المزايا التي تتيحها بطاريات الليثيوم أيون، تبرز هناك بعض السلبيات المقترنة بها، من بينها الوقت الذي تستغرقه في الشحن، والمشكلات ذات الصلة بالتعامل مع الزيادة الكبيرة في التيار الكهربائي، وفق تقرير طالعته منصة الطاقة المتخصصة.
الإنديوم كلمة السر
وجد الباحثون أن معدنًا يسمى الإنديوم، والذي يُستعمَل غالبًا في الشاشات العاملة بخاصية اللمس والألواح الشمسية، يساعد في الشحن السريع وتخزين الكهرباء في البطاريات.
وتستعمل البطاريات التي بحوذة هؤلاء الباحثين أنودات الإنديوم، علمًا بأن أنودات بطاريات الليثيوم أيون تستعمل عادة الغرافيت المطلي برقائق النحاس.
ومع مدة شحن لا تتجاوز 5 دقائق، قد لا يحتاج سائقو السيارات الكهربائية إلى الشعور بالقلق بشأن عدد الأميال التي يمكن أن تستغرقها بطارية السيارة الكهربائية الخاصة بهم بشحنة واحدة، وهو ما يطلق عليه اسم "القلق من المدى".
وقال أستاذ الهندسة وعميد كلية الهندسة بجامعة كورنيل ليندن آرتشر، الذي أشرف على مشروع البطارية: "إذا كان بمقدورك شحن بطارية السيارة الكهربائية في 5 دقائق، فلن تحتاج إلى بطارية كبيرة تكفي لمسافة 300 ميل".
وأضاف آرتشر: "يمكنك تصنيع تلك البطارية بتكلفة أقل؛ ما قد يخفض من تكلفة المركبات الكهربائية، ويتيح اعتمادها على نطاق أوسع”، في بيان طالعته منصة الطاقة المتخصصة.
أوجه عيوب
تظهِر أنودات الإنديوم أيضًا بعض العيوب، بما في ذلك ثقل الحجم، غير أن صانعي المركبات الكهربائية يعطون الأولوية للمواد خفيفة الوزن.
ومع ذلك، فإن هذا التطوير يمكن أن يعزز إنتاج المزيد من البطاريات سريعة الشحن في المستقبل.
وإلى ذلك يقول الباحثون إن بمقدورهم البحث عن معادن أخرى لها الخصائص نفسها، غير أنها أخف وزنًا.
وفي هذا الخصوص تساءل آرتشر: "هل هناك سبائك معدنية لم ندرسها من قبل، ولها الخصائص المطلوبة؟".
وتابع: "وهذا هو السبب الذي يجعلني أشعر بالرضا، وهو أن هناك مبدأ عامًا في العمل يسمح لأي شخص بتصميم أنود أفضل للبطارية يحقق معدلات شحن أسرع من التقنيات الحديثة".
موضوعات متعلقة..
- فائض المعروض من بطاريات الليثيوم أيون يستمر حتى 2032
- بطاريات الليثيوم أيون للاستعمال المنزلي.. هذه أبرز الأنواع والأسعار
- إيرادات صناعة البطاريات قد تتجاوز 168 مليار دولار بحلول 2030 (تقرير)
اقرأ أيضًا..
- أرباح تيسلا تهبط للمرة الأولى.. هل أطلق ماسك رصاصة في الاتجاه المعاكس؟
- إنتاج الغاز في النرويج خلال 2023 يسجل قفزة تاريخية.. ومفاجأة نفطية (رسوم بيانية)
- انخفاض صادرات الجزائر من النفط.. ومقارنة في آخر 3 سنوات
- الصيد بشباك الجر يطلق الانبعاثات الكربونية من قاع البحار (دراسة)
