قام باحثون صينيون بتطوير إلكتروليت بطارية الحالة الصلبة الذي يحتفظ بقدرة 84٪ بعد 350 دورة
قام فريق من الباحثين من الأكاديمية الصينية للعلوم (CAS) بتطوير إلكتروليت جديد لبطارية الحالة الصلبة يمكن أن يساعد في معالجة واحدة من أكبر عقبات التكنولوجيا: الحفاظ على الأداء على المدى الطويل دون التضحية بالسلامة أو كثافة الطاقة. يأتي هذا الإنجاز من معهد داليان للفيزياء الكيميائية (DICP)، حيث ابتكر العلماء إلكتروليتًا مركبًا عضويًا وغير عضوي مكّن بطارية الحالة الصلبة من الاحتفاظ بأكثر من 84% من سعتها الأصلية بعد 350 دورة شحن وتفريغ. وفي حين أن النتيجة تظل مجرد عرض مختبري، فإنها تسلط الضوء على الجهود المستمرة للتغلب على العديد من التحديات التي أدت إلى تباطؤ تسويق بطاريات الحالة الصلبة، والتي يُنظر إليها على نطاق واسع على أنها خليفة محتمل لتكنولوجيا أيونات الليثيوم الحالية. معالجة واحدة من أكبر مشاكل بطاريات الحالة الصلبة وفقًا للأكاديمية الصينية للعلوم، وITHome، وCarNewsChina، قام فريق البحث بتطوير إلكتروليت مركب جديد يعتمد على فلوريد البولي فينيلدين (PVDF) وأوكسي كلوريد الليثيوم (Li₃OCl). أحد القيود الرئيسية لبطاريات الحالة الصلبة هو الواجهة بين المنحل بالكهرباء والقطب الكهربائي. يمكن أن يؤدي الاتصال الضعيف بين هذه المواد إلى إبطاء حركة أيونات الليثيوم وتقليل الكفاءة وتقصير عمر البطارية. ولمعالجة هذه المشكلة، استخدم الباحثون أوكسي كلوريد الليثيوم لتحفيز ما وصفوه بعملية “إعادة البناء الكيميائي في الموقع” داخل بنية البوليمر. وهذا يخلق روابط كيميائية أقوى بين المكونات العضوية وغير العضوية للإلكتروليت مع إنشاء مسارات مستمرة تسمح لأيونات الليثيوم بالتحرك بكفاءة أكبر عبر البطارية. والنتيجة هي مادة تجمع بين المرونة الميكانيكية للبوليمرات والتوصيل الأيوني والاستقرار المرتبط عادة بالإلكتروليتات الصلبة غير العضوية. أداء مختبري واعد أبلغ الفريق عن العديد من التحسينات في الأداء. أظهرت الاختبارات المعملية أن الموصلية الأيونية في درجة حرارة الغرفة تبلغ 2.73 × 10⁻⁴ ثانية/سم ورقم انتقال أيون الليثيوم قدره 0.90، مما يشير إلى أن نسبة كبيرة من نقل الشحنة تحدث عبر أيونات الليثيوم بدلاً من التفاعلات الجانبية غير المرغوب فيها. أظهر الإلكتروليت أيضًا نافذة استقرار كهروكيميائي أعلى من 4.78 فولت ومعامل يونج يبلغ حوالي 893 ميجا باسكال، مما يشير إلى ثبات ميكانيكي قوي داخل هيكل البطارية. ولعل النتيجة الأبرز جاءت من اختبارات ركوب الدراجات. أفاد الباحثون أن خلايا البطاريات ذات الحالة الصلبة NCA (النيكل والكوبالت والألومنيوم) المجهزة بالكهرباء الجديدة حافظت على 84.2٪ من سعتها بعد 350 دورة بمعدل تفريغ شحن 1C. وبحسب ما ورد عملت الخلايا المتناظرة بثبات لأكثر من 2500 ساعة أثناء الاختبار. لماذا تهم بطاريات الحالة الصلبة تحل بطاريات الحالة الصلبة محل الشوارد السائلة القابلة للاشتعال المستخدمة في خلايا أيون الليثيوم التقليدية بمواد صلبة. لقد اجتذبت هذه التكنولوجيا اهتمامًا كبيرًا لأنها يمكن أن توفر كثافة طاقة أعلى، وتحسين الأمان، وشحن أسرع، ومقاومة أكبر للهروب الحراري. ومع ذلك، فقد ثبت أن تحويل المفاهيم المختبرية إلى بطاريات قابلة للتطبيق تجاريًا أمر صعب. لا يزال الباحثون في جميع أنحاء العالم يعانون من مشاكل مثل انخفاض الموصلية الأيونية، وتدهور الواجهة، وتعقيد التصنيع، والتكلفة. تحاول بنية الإلكتروليت الجديدة معالجة العديد من هذه التحديات في وقت واحد من خلال تحسين النقل الأيوني مع الحفاظ على الاستقرار الهيكلي. على الرغم من التقدم المتزايد في المختبرات، فإن الطريق إلى بطاريات الحالة الصلبة في الأسواق الشاملة لا يزال غير مؤكد. أعلن العديد من صانعي السيارات الصينيين ومطوري البطاريات عن جداول زمنية طموحة. على سبيل المثال، أشارت شركة دونج فينج إلى خطط لبدء الإنتاج الضخم لبطاريات الحالة الصلبة في وقت مبكر من عام 2026. ومع ذلك، أشارت شركة CATL الرائدة في الصناعة مرارا وتكرارا إلى أن التسويق على نطاق واسع من غير المرجح قبل عام 2030، مما يسلط الضوء على العقبات الهندسية والتصنيعية الكبيرة التي لا تزال قائمة. لا يغير عمل فريق DICP هذا الجدول الزمني على الفور، ولكنه يضيف نهجًا واعدًا آخر إلى أحد السباقات التكنولوجية الأكثر مراقبة في صناعة البطاريات. مع استمرار شركات صناعة السيارات في البحث عن تقنيات بطاريات أكثر أمانًا وكثافة في استخدام الطاقة، فإن التقدم في تصميم المنحل بالكهرباء مثل هذا يمكن أن يلعب دورًا مهمًا في تحديد معماريات البطاريات ذات الحالة الصلبة التي تصل في النهاية إلى الإنتاج التجاري. نُشرت النتائج في مجلة Colloid and Interface Science تحت عنوان إلكتروليت جل مركب مبتكر منزوع الفلور من أجل بطاريات الحالة الصلبة المحسنة.
تم النشر: 2026-06-22 20:08:00
