الكشف عن بطارية مقاومة للحريق.. هل تنقذ مستقبل السيارات الكهربائية؟

دينا قدري

2025-01-06

0 350

يترقّب قطاع السيارات الكهربائية طفرة جديدة، بعد الكشف عن بطارية مقاومة للحريق والانفجار؛ ما من شأنه أن يقدّم حلّا لإحدى أكبر العقبات أمام نشر السيارات الصديقة للبيئة.

ووفق بحث حديث اطّلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن)، طوّر باحثون في معهد دايغو جيونغبوك للعلوم والتقنية (DGIST) في كوريا الجنوبية إلكتروليتًا صلبًا ثلاثي الطبقات يحتوي على بطارية ليثيوم أيون يمكنها إطفاء نفسها إذا اشتعلت فيها النيران، ومقاومة للانفجار.

كما أظهرت البطارية عمرًا افتراضيًا أفضل من بطاريات الليثيوم أيون التقليدية، التي تُعد مكونًا أساسيًا في انتقال الطاقة النظيفة.

بطاريات الليثيوم أيون

توفّر بطاريات الليثيوم أيون خيار التخزين الأكثر كثافة في الطاقة المتاح حتى الآن، ويمكنها تشغيل كل شيء من الهواتف الذكية إلى السيارات الكهربائية وما بعد ذلك.

ومع ذلك، تستعمل بطاريات الليثيوم أيون إلكتروليتات سائلة، مع مواد عضوية معرضة لخطر الاشتعال.

كما أن الفواصل المستعملة لفصل الأقطاب الكهربائية معرضة للتلف، ويُمكن أن تؤدي إلى حدوث ماس كهربائي؛ ما يتسبب في حدوث انفجارات، وفق المعلومات التي نقلتها منصة "إنترستينغ إنجينيرينغ" (Interesting Engineering).

وأثار هذا مخاوف بشأن استعمال حزم بطاريات الليثيوم أيون في حلول تخزين الكهرباء على نطاق واسع؛ وهنا يمكن أن تساعد تقنيات البطاريات البديلة.

وكان الباحثون في معهد دايغو جيونغبوك للعلوم والتقنية يعملون على أنظمة إلكتروليت تعتمد على البوليمر الصلب، ومقاومة للحريق والانفجار، ولكن تسويق هذه التقنية أثبت أنه صعب.

وتعمل البطاريات الصلبة بشكل سيئ نسبيًا مقارنةً بنظيراتها من البوليمر السائل؛ نظرًا إلى صعوبة تحقيق الاتصال الكامل بين الأقطاب الكهربائية والإلكتروليتات.

وعندما تخضع البطارية للشحن والتفريغ في أثناء استعمالها، تشكل أيونات الليثيوم شجيرات معدنية حادة أو هياكل تشبه الأشجار.

ولا تتسبب هذه الشجيرات في فقدان أداء البطارية فحسب، بل إنها تزيد -أيضًا- من خطر الحريق والانفجار، وفق ما رصدته منصة الطاقة المتخصصة.

بطاريات ليثيوم جديدة

تغلّب فريق بحثي بقيادة الباحث في قسم الطاقة والتقنية البيئية في معهد دايغو جيونغبوك للعلوم والتقنية، كيم جاي هيون، على عقبة بطاريات الليثيوم من خلال التحول إلى نظام ثلاثي الطبقات يتكوّن من إلكتروليت البوليمر الصلب.

وتؤدّي كل طبقة من الإلكتروليت وظيفة محددة؛ إذ توفر الطبقة الوسطى القوية المصنوعة من الزيوليت القوة للهيكل، في حين توفّر الطبقات الخارجية الناعمة اتصالًا بالأقطاب الكهربائية وتحسّن أداء البطارية وكفاءتها، بحسب البحث الذي نُشرت نتائجه في مجلة سمول (Small).

وعلى أحد الجانبين يوجد العنصر الكيميائي الذي يمنع الحرائق، ويمكنه -أيضًا- إخمادها إذا حدثت، في حين يسمح تركيز عالٍ من ملح ثنائي إيميد الليثيوم (ثلاثي فلورو الميثان سلفونيك) بحركة أسرع لأيونات الليثيوم.

ويساعد ذلك في تحسين معدلات نقل الطاقة ومنع تكوين الشجيرات في الإلكتروليت، وفق المعلومات التي اطّلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة.

في الاختبارات المعملية، احتفظت البطارية بنسبة 87.9% من أدائها حتى بعد 1000 دورة شحن وتفريغ، وبالمقارنة، لا يُمكن لبطارية ليثيوم أيون نموذجية تستعمل إلكتروليت سائلًا الاحتفاظ بأداء 70-80% فقط في هذه المرحلة.

قال كيم: "من المتوقع أن يُسهم هذا البحث بشكل كبير في تسويق بطاريات الليثيوم المعدنية باستعمال إلكتروليتات البوليمر الصلب، مع توفير استقرار وكفاءة معززَيْن لأجهزة تخزين الطاقة".

ومثل بطارية الليثيوم أيون التقليدية، يُمكن استعمال بطارية البوليمر الصلب ثلاثية الطبقات -أيضًا- في قطاعات متعددة تتراوح من الهواتف الذكية إلى حلول تخزين الطاقة واسعة النطاق.

ابتكار آخر لبطاريات السيارات الكهربائية

في سياقٍ آخر، كشفت شركة كونتمبوراري أمبركس تكنولوجي "كاتل" (Contemporary Amperex Technology Co. Ltd) عن هيكل سيارة جديد مزود ببطارية مدمجة قوية بما يكفي، لتحمّل الحرائق أو الانفجارات الناتجة عن الاصطدامات عالية التأثير.

أحد مصانع شركة كاتل الصينية - الصورة من وكالة بلومبرغ

وقالت كاتل التي تُعد أكبر شركة مصنعة لبطاريات السيارات الكهربائية في العالم، إنها وقّعت عقدًا مع العلامة التجارية الصينية للسيارات الكهربائية أفاتر (Avatr)، لتطوير سيارات مشتركة تعتمد على الهيكل الجديد.

وأضافت الشركة الصينية أن الهيكل الجديد فريد من نوعه، إذ يمكنه الانفصال عن الجزء العلوي من جسم السيارة، وامتصاص الطاقة بشكل أفضل من الاصطدامات الأمامية التي تصل سرعتها إلى 120 كيلومترًا/ساعة، بحسب ما نقلته وكالة بلومبرغ.

وظلّت البطارية سليمة، وفقًا لمقطع فيديو عُرض خلال مؤتمر صحفي عقدته الشركة الصينية في 24 ديسمبر/كانون الأول 2024.

وتسعى شركة كاتل الصينية إلى تعميق جهودها إلى ما هو أبعد من مجرد بناء بطاريات للسيارات الكهربائية والتخزين، وسط تباطؤ الطلب على السيارات التي تعمل بالبطاريات وعودة شعبية السيارات الهجينة.

موضوعات متعلقة..

اقرأ أيضًا..

المصادر: