اختراق علمي في صناعة البطاريات قد يطلق عنان السيارات الكهربائية

ابتكر العلماء آلية جديدة قد تسرع الانتقال إلى الجيل التالي من البطاريات القابلة لإعادة الشحن التي ستغدو قادرة على مضاعفة المسافة التي تقطعها المركبات الكهربائية في كل عملية شحن.

كذلك قد يسهل البحث نفسه الاستغناء عن بطاريات الليثيوم التقليدية الموجودة في كل الأجهزة من الهواتف الذكية إلى السيارة الكهربائية، واستعمال بطاريات الصوديوم الصلبة solid-state sodium batteries التي تتسم بمأمونيتها ورخص ثمنها.

[تتميز بطاريات الصوديوم العادية بأن تلك المادة موجودة داخل القطب الموجب فيها الذي يتكون من النحاس الرخيص الثمن. ويكون الصوديوم، وهو المكون الرئيس للملح، في حالة سائلة. وتظهر ذلك النوع في فئات من البطاريات القابلة لإعادة الشحن أو وحدات تغذية سنترالات الهواتف وغيرها. وتتسم البطارية المبتكرة حديثاً بأن الصوديوم يكون على هيئة بلورات صلبة].

واستكمالاً، تصنع بطارية الصوديوم الصلبة من مواد موجودة بوفرة في الطبيعة مقارنة مع نظيرتها المصنوعة من الليثوم، فإن التجربة أثبتت صعوبة إنتاجها بشكل تجاري موسع.

وحاضراً، يورد فريق علمي من "جامعة أوساكا متروبوليتان" في اليابان أنه اكتشف آلية قد تستطيع التغلب على تلك العقبة عبر الإنتاج التركيبي الموسع لوسيط يحتوي على ذرات مكهربة، أي أيونات، وموصلة للتيار الكهربائي بسرعة عالية.

وبحسب البروفيسور من "جامعة أوساكا متروبوليتان"، أتشوشي ساكودا، فإن "هذه الآلية المتطورة الجديدة تنفع في إنتاج معظم المواد التي تحتوي مزيجاً من الصوديوم والفسفور، من بينها مواد لتشكيل وسيط صلب يحتوي أيونات مشحونة وقطب كهربائي فاعل".

وأضاف ساكودا، "كذلك تؤدي هذه العملية إلى تسهيل الحصول على مواد تتسم بأداء أعلى، مقارنةً مع الوسائل العادية، بالتالي، نعتقد أنها ستضحى التيار الرئيس في المستقبل لعمليات تطوير مواد تستعمل في صنع كل بطاريات الصوديوم الصلبة".

استطراداً، يشتهر وسيط الأيونات المحتوي على فوسفور بحالة صلبة في قطبه الموجب، بأنه سجل أعلى سرعة في نقل تيار الكهرباء عبر أيونات الصوديوم، وبالأحرى، فاقت سرعة المزيج الصلب من الصوديوم والفسفور في نقل تيار الكهرباء، مما يشترط توفره في المنتجات الموضوعة قيد الاستخدام التجاري بـ10 أضعاف.

وبخلاف وضعية الوسيط الأيوني السائل المستعمل في بطاريات الليثيوم، يتصف الوسيط الأيوني الصلب بمناعته حيال الانفجار واندلاع النيران فيه، إذا ما شحن بطريقة مغلوطة أو وقع أرضاً.

وكذلك قد يثبت أن هذا الاختراق العلمي محمل بأعلى الوعود بالنسبة إلى قطاع صناعة المركبات الكهربائية، إذ يقدم التفوق في الأداء، والانخفاض في الكلفة والديمومة المعززة.

كذلك قد يقضي على الانزعاج المرتبط بالمسافة [المتاحة قطعها بالسيارة] بفضل التحسن الكبير في طاقة شحن بطاريات السيارات الكهربائية.

في الإطار نفسه، تزعم شركة "تويوتا" اليابانية لصناعة المركبات أن البطاريات الصلبة قد تكفي لقطع مسافة 1200 كيلومتر، بعد كل عملية شحن، ما يوازي ضعفي المسافة التي تغطيها المركبات الكهربائية الموجودة في السوق حاضراً. وكذلك قد تتقاصر مدة إعادة شحن ذلك النوع الجديد من البطاريات إلى ما لا يزيد على 10 دقائق.

ولقد نشر هذا البحث في المجلة العلمية "مواد تخزين الطاقة" Energy Storage Materials ضمن ورقة علمية عنوانها "استعمال المواد ذات الفسفور المتعدد في تمرير التيار عبر الصوديوم في الحالة الصلبة بهدف تركيب وسيط أيوني صلب فوسفوري الطابع في كل بطاريات الصوديوم في الحالة الصلبة"Utilising reactive polysulfides flux Na2Sx for the synthesis of sulfide solid electrolytes for all-solid-state sodium batteries.