تكنولوجيا البطاريات الجديدة تجعل المركبات الكهربائية أكثر أماناً.

على الرغم من أنها لا تزال في مرحلة البحث، إلا أن تقنية البطاريات الصلبة القائمة على المغنيسيوم تجذب الانتباه نظرًا لعمرها الافتراضي الفائق مقارنة بالتصاميم التقليدية.

على الرغم من اعتبارها بديلاً واعداً لتكنولوجيا بطاريات الليثيوم أيون نظراً لإمكاناتها من حيث السلامة وانخفاض تكاليف المواد، إلا أن التفاعلات غير المرغوب فيها عند الواجهة بين مكونات بطارية المغنيسيوم الصلبة تؤدي إلى انخفاض الأداء وتقصير عمر البطارية.

تعمل الصناعة على جعل بطاريات السيارات الكهربائية أكثر أمانًا ومتانة.

صورة: رويترز

توصل فريق بحثي في ​​جامعة توهوكو (اليابان) إلى طريقة لتحويل التفاعلات الكيميائية التي عادةً ما تُضعف أداء البطارية إلى آليات تُحسّن استقرارها ونقل الأيونات. وقد اكتشفوا أن هذه التفاعلات عند نقاط التقاء البطاريات لا تحتاج بالضرورة إلى التخلص منها؛ بل إن التحكم الدقيق بها يُمكن أن يُحسّن حركة أيونات المغنيسيوم داخل البطارية مع الحفاظ على استقرارها على المدى الطويل.

قام فريق البحث بتطوير قطب أنود مصنوع من سبيكة المغنيسيوم والقصدير (Mg-Sn) لتحقيق التوازن بين التفاعل الكيميائي ونقل الأيونات. ومن خلال ضبط بنية سطح وبنية القطب الأنود الداخلية، تمكنوا من تهيئة ظروف تدعم ترسيب المغنيسيوم بشكل أكثر انتظامًا وحركة أيونية أكثر سلاسة أثناء الشحن والتفريغ.

قال البروفيسور هاو لي من معهد أبحاث المواد المتقدمة بجامعة توهوكو: "لفترة طويلة، كان يُنظر إلى تفاعلات السطح البيني على أنها شيء يجب تجنبه. لكن أبحاثنا تُظهر أنه عندما يتم تنظيم هذه التفاعلات بعناية بدلاً من قمعها، فإنها يمكن أن تساعد بطاريات المغنيسيوم الصلبة على العمل بكفاءة أكبر بكثير."

يُظهر الفيديو اختبار تقنية "إطلاق البطاريات" على السيارات الكهربائية في الصين.

المفتاح لتطوير تكنولوجيا بطاريات المغنيسيوم الصلبة.

لتصنيع المصعد المحسّن، قام فريق البحث بدمج القصدير في المغنيسيوم، مُشكّلاً مركباً مستقراً _{هو Mg₂Sn} ، الذي يُساعد على تنظيم التفاعلات داخل البطارية. اختبر الفريق سبائك مختلفة من المغنيسيوم ذات أطوار فرعية مُختلفة لتحديد التركيبة التي تُحقق أفضل أداء كهروكيميائي، ثم قيّموا المواد في ظل ظروف تشغيل البطارية، وقاسوا عوامل مثل نقل الأيونات، واستقرار السطح البيني، وسلوك دورة الشحن والتفريغ.

أظهرت النتائج أن سبيكة المغنيسيوم والقصدير المُحسّنة حققت أفضل أداء شامل، إذ حافظت على استقرار التشغيل لأكثر من 1300 ساعة خلال اختبارات بطاريات الحالة الصلبة. كما أظهرت هذه السبيكة أداءً في دورات الشحن والتفريغ أطول بـ 400 مرة من المغنيسيوم النقي، مما يُثبت تحسينات كبيرة في عمر البطارية.

يقترح الباحثون أن يركز تطوير البطاريات في المستقبل ليس فقط على تحسين توصيل الأيونات، بل أيضاً على التحكم في التفاعلات الكيميائية التي تحدث عند هذه الأسطح البينية. وتشير نتائجهم إلى أن تحقيق التوازن بين التفاعل ونقل الأيونات في آنٍ واحد قد يوفر استراتيجية تصميم مبتكرة لأنظمة البطاريات الصلبة المستقبلية.

المصدر: https://thanhnien.vn/cong-nghe-pin-moi-giup-xe-dien-an-toan-hon-185260527143149412.htm