اختراق علمي في جامعة تكساس: طبقة خفية تُعزّز أداء بطاريات الحالة الصلبة وتُمهد لبديل أكثر أمانًا لليثيوم-أيون
سولارابيك، تكساس- 3 يونيو 2025: ما تزال بطاريات الليثيوم-أيون تُهيمن على الاستخدامات اليومية، من تشغيل السيارات الكهربائية إلى الأجهزة المحمولة. ومع ذلك، فإن محدودية أدائها والمخاطر المرتبطة بسوائلها القابلة للاشتعال، تثير الحاجة المتزايدة إلى بدائل أكثر أمانًا وكفاءة، لاسيّما في القطاعات التجارية والدفاعية.
وفي هذا الإطار، أعلن باحثون في جامعة تكساس في دالاس عن اختراق علمي قد يُحدث تحولًا نوعيًا في مجال بطاريات الحالة الصلبة، يتمثل في تكوين طبقة خفية تُعزّز تدفق الأيونات بشكل كبير، ما يُمهّد الطريق لتطوير بطاريات أكثر أمانًا وذات سعة تخزينية أعلى.
السر في الطبقة البينية: تسريع حركة الأيونات
أوضح الدكتور لايسو سو، الأستاذ المساعد في علوم وهندسة المواد بالجامعة وأحد القائمين على الدراسة، أن هذا التقدّم يرتكز على تفاعل كيميائي فريد بين إلكتروليتين صلبين: كلوريد الليثيوم والزركونيوم، وكلوريد الليثيوم والإيتريوم. فعند تلامسهما، تتكوّن طبقة حدودية تُعرف باسم “طبقة شحنة الفضاء”، تتراكم فيها الأيونات بسبب اختلاف الجهد الكيميائي بين المادتين، مما يؤدي إلى تسريع حركة الأيونات بمعدلات تفوق قدرة كل مادة بمفردها.
شبّه سو هذا التفاعل بخلط مكوّنين في وصفة طعام لابتكار نكهة أقوى من أي مكوّن منفرد، حيث تُكوّن المركبات الناتجة قنوات فريدة تُحسّن بشكل ملحوظ نقل الأيونات، متجاوزةً واحدة من أكبر العقبات التي تواجه تطوير بطاريات صلبة عالية السعة دون الاعتماد على إلكتروليتات سائلة.
ابتكار استراتيجي: بطاريات آمنة وعالية الأداء
تُعدّ هذه التقنية بديلًا واعدًا للإلكتروليتات السائلة القابلة للاشتعال، والتي لا تزال مهيمنة في معظم بطاريات الليثيوم-أيون. ورغم ما توفره البطاريات الصلبة من أمان، إلا أنّها تعاني من ضعف في كفاءة نقل الأيونات إذا لم يتم التحكم في تفاعل المواد الصلبة بالشكل المناسب.
ويفتح هذا الاكتشاف آفاقًا جديدة لتصميم إلكتروليتات صلبة محسّنة، من خلال اختيار مواد تتفاعل بطريقة ترفع من كفاءة التوصيل الأيوني. يندرج هذا البحث ضمن مبادرة “بيكونز” التي أطلقتها جامعة تكساس في دالاس عام 2023 بتمويل قدره 30 مليون دولار من وزارة الدفاع الأمريكية.
وصرّح الدكتور كيونغجاي تشو، مدير البرنامج وأحد المؤلفين المشاركين في الدراسة، بأن هدف المبادرة يتمثل في تطوير كيمياء بطاريات الجيل القادم، بما يدعم أنظمة الطاقة المتقدمة للطائرات بدون طيار، ويُعزز أمن المواد الحيوية، فضلاً عن تدريب مهندسي البطاريات.
وقد قاد فريق البحث الدكتور بويو وانغ الباحث ما بعد الدكتوراه في برنامج “بيكونز”، وشارك في الدراسة كلٌّ من الدكتور يو تشو والدكتور زيشان أحمد والباحث محمد سلمان ربي ليمون من جامعة تكساس التقنية.
تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: utdallas
The post اختراق علمي في جامعة تكساس: طبقة خفية تُعزّز أداء بطاريات الحالة الصلبة وتُمهد لبديل أكثر أمانًا لليثيوم-أيون appeared first on Solarabic سولارابيك. Written by بسمه عبود