تمكّن باحثون من صنع بطارية ليثيوم جديدة قد تمثّل طفرة نوعية في قطاع تخزين الطاقة عبر توفير إمدادات مستقرة للأجهزة والمعدات غير التقليدية مثل المسيرات ومعدات الاستشعار في المناطق القطبية أو النائية.
وكشف باحثون صينيون النقاب عن بطارية تخزين كهرباء مصنَّعة من الليثيوم لديها القدرة على العمل في درجات حرارة منخفضة جدًا تصل إلى حد التجمُّد، وفق تقارير إعلامية اطّلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة.
واعتمد الباحثون في هذا الإنجاز على طفرة في مواد الكاثود عبر تطوير مادة أكسيد عالية الإنتروبيا.
و"الإنتروبيا" (Entropy) مصطلح يشير إلى مقياس للعشوائية أو الفوضى داخل أي نظام فيزيائي أو كيميائي؛ ويعبّر عن مدى انتشار الطاقة أو جزيئات المادة بصورة عشوائية.
وأنشأ الباحثون خط إنتاج تجريبيًا لتلك البطاريات بقدرة سنوية تصل إلى 10 أطنان، يربط بين تطوير المواد وإنتاج خلايا البطاريات.
بطارية عالية القدرة
تستطيع بطارية الليثيوم الجديدة إتاحة الكهرباء لمدة طويلة مع الحفاظ على أداء مستقر عند درجات حرارة تصل إلى سالب 40 درجة مئوية، وفق ما أوردته دورية "ساينس أند تكنولوجي ديلي".
وتلامس قدرة البطارية التي طوّرها فريق الباحثين بقيادة تشين تشونغوي من معهد داليان للفيزياء الكيميائية التابع للأكاديمية الصينية للعلوم، 25 أمبيرًا/الساعة، وفق تفاصيل اطّلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة.
وأظهرت الاختبارات التي أجراها مختبر متخصص يتبع "معهد الصين لتوحيد معايير الإلكترونيات" أن البطارية حقّقت كثافة طاقة تزيد على 750 واط/ساعة/كيلوغرام عند معدل تفريغ منخفض، حسب التقرير.
في الوقت نفسه يمكن زيادة معدل تفريغ البطارية بما يصل إلى 100 ضعف؛ ما يتيح دفعات صغيرة من تفريغ التيار الكهربائي العالي عند 10C.
ويرمز الحرف "C" إلى معدل شحن البطارية وتفريغها.
وتُقاس قدرة البطارية عادةً بمعدل "1C"؛ ما يعني أن بطارية مشحونة بالكامل قدرتها 1 أمبير/ساعة، ينبغي أن توفر تيارًا كهربائيًا قدرة 1 أمبير لمدة ساعة، وفق موقع جامعة البطاريات المتخصصة في هذا القطاع.
مكانة عالمية للصين
تضع بطارية الليثيوم الجديدة الصين بين قائمة المطورين الرئيسين عالميًا في تصنيع تقنية البطاريات الأولية عالية الطاقة.
و"البطارية الأولية" هي خلية كهروكيميائية تُستعمَل لمرة واحدة فقط لتوليد الكهرباء، ولا يمكن إعادة شحنها أو عكس التفاعل الكيميائي فيها.
وتتيح البطاريات الأولية طاقة عالية، وأوقات تخزين كهرباء طويلة وجاهزية فورية للاستعمال؛ ما يتيح استعمالها مباشرةً حتى بعد التخزين لمدة طويلة.
وتؤدي البطاريات الأولية دورًا مهمًا، لا سيما عندما يكون الشحن غير عملي أو مستحيلًا، كما هو الحال في مهام القتال العسكري ومهام الإنقاذ وخدمات مكافحة حرائق الغابات.
ولدى بطاريات الليثيوم أيون الأولية التقليدية القدرة على تخزين كميات كبيرة من الطاقة لأوقات طويلة؛ غير أن قدرتها على إطلاق تلك الكهرباء بسرعة قد تكون محدودة.
مواصفات قياسية
تُصمَّم البطارية للجمع بين كثافة طاقة عالية وإنتاج طاقة مرتفع؛ ما يتيح لها العمل لأوقات مطوَّلة وإتاحة كميات كبيرة من الكهرباء لاستعمالها عند الحاجة.
ولدى البطارية القدرة على تقديم دفعات قصيرة من تفريغ الكهرباء ذات التيار العالي عند معدل يصل إلى 10C واستمرار ذلك التفريغ عند 4C.
ووفق موقع "ساينس آند تكنولوجي ديلي"، تلامس القدرة النوعية للبطارية في درجة حرارة الغرفة 4 آلاف و487 واط/كيلوغرام.
أداء مرتفع في أجواء باردة
تحافظ بطارية الليثيوم الجديدة كذلك على أداء قوي في ظل ظروف الطقس الباردة، وفق متابعات منصة الطاقة المتخصصة.
فلدى البطارية القدرة على الاحتفاظ بكثافة طاقة تصل إلى 447 واط/ساعة/كيلوغرام عند سالب 40 درجة مئوية.
ويقلّ معدل التفريغ الذاتي السنوي للبطارية عن 1%؛ ما يعني أنها تفقد القليل نسبيًا من الطاقة المخزَّنة خلال فترات طويلة من وضع الاستعداد.
وقد تجعل تلك الخصائص البطارية مناسبة للمعدات التي تحتاج إلى تخزين الطاقة على المدى الطويل، بما في ذلك الطائرات دون طيار والروبوتات والمركبات الفضائية وأجهزة الاستشعار المنتشرة في المناطق النائية.
موضوعات متعلقة..
- حريق بطارية ليثيوم أيون يغلق مواني لوس أنجلوس.. النيران قد تستمر يومين
- بطارية ليثيوم أيون جديدة تشحن حافلة كهربائية في 10 دقائق
- بطارية ليثيوم لتخزين الكهرباء.. تقنية هندية للاستخدامات السكنية
اقرأ أيضًا..
- ملف خاص عن مستجدات أسواق الغاز المسال العربية والعالمية
- ملف خاص عن مصافي النفط في الدول العربية
- ملف خاص عن طاقة الرياح في الدول العربية
المصدر:
1. بطارية ليثيوم جديدة، من موقع "غلوبال تايمز".
