تقنية نانوية كورية تَعِد بعمر أطول وشحن فائق السرعة لبطاريات الليثيوم أيون
سولارابيك، كوريا الجنوبية- 13 أبريل 2025: طور باحثون من كوريا الجنوبية تقنية نانوية مبتكرة لبطاريات الليثيوم أيون تعد بإحداث نقلة نوعية في أدائها، حيث نجحوا في إطالة عمرها الافتراضي بشكل ملحوظ وتسريع عملية شحنها مع تعزيز استقرارها وقدرتها على تخزين الطاقة. جاء هذا الإنجاز نتيجة تعاون بحثي بين جامعتي دونغوك وكيونغبوك الوطنية، معتمدين على هندسة المواد على المقياس النانوي لتلبية الطلب العالمي المتزايد على حلول طاقة أكثر كفاءة، بدءًا من الهواتف الذكية وصولًا إلى المركبات الكهربائية وشبكات تخزين الطاقة.
هندسة نانوية دقيقة تجمع الجرافين وأكاسيد المعادن
كشفت تفاصيل هذا الابتكار الواعد عن تصميم مادة جديدة لمصعد البطارية. تعتمد هذه المادة على بنية غير متجانسة هرمية فريدة تجمع بين مادتين رئيسيتين: أوكسيد الجرافين المختزل (rGO)، الذي يوفر مسارًا فائق السرعة لنقل الإلكترونات بفضل ناقليته العالية، وهيدروكسيدات النيكل والحديد المزدوجة الطبقات (NiFe-LDH)، المسؤولة عن تخزين الشحنة عبر آلية شبه سعوية سريعة. استخدم العلماء عملية تصنيع دقيقة تُعرف بالتجميع الذاتي طبقة بطبقة مستخدمين حبيبات البوليسترين (PS) كقوالب مؤقتة. بعد إزالة القوالب، خضعت المادة لمعالجة حرارية حولت طبقات النيكل والحديد إلى مزيج من أوكسيد النيكل والحديد النانوي البلوري (NiFe₂O₄) وأوكسيد النيكل غير المتبلور (a-NiO)، وفي الوقت ذاته اختُزل أوكسيد الجرافين (GO) إلى شكله المختزل الناقل (rGO). نتج عن ذلك بنية كروية مجوفة تعزز تخزين الشحنة ونقلها، كما أن الهيكل المجوف يحمي المواد النشطة من التلامس المباشر مع المحلول الكهرليتي، مما يقلل من تدهور سعة البطارية بمرور الوقت. أكدت فحوصات الأشعة السينية والمجهر الإلكتروني النافذ بنية المادة وتركيبها، وأظهرت الاختبارات الكهروكيميائية نتائج مبهرة، حيث قدم المصعد الجديد سعة نوعية عالية جدًا بلغت 1687.6 مللي أمبير ساعة لكل غرام عند تيار 100 مللي أمبير لكل غرام، وحافظ على هذا الأداء المتميز حتى بعد 580 دورة شحن وتفريغ، متفوقًا بذلك على العديد من المواد المستخدمة حاليًا.
آفاق واعدة لتطبيقات تجارية واسعة النطاق
أكد البروفيسور سيونغ-مين بايك، من جامعة كيونغبوك الوطنية وأحد الباحثين المشاركين، أن “هذا الاختراق أصبح ممكنًا من خلال التعاون الوثيق بين خبراء في مواد متنوعة”، موضحًا أن تضافر الخبرات سمح بتصميم النظام الهجين وتحسينه بفعالية أكبر. وأضاف البروفيسور بايك: “نعتقد أن مستقبل تخزين الطاقة لا يكمن فقط في تحسين المواد الفردية، بل في تطوير أنظمة من المواد المتفاعلة التي تنتج تأثيرات تآزرية. وهذا البحث يظهر مسارًا واضحًا نحو بطاريات أصغر حجمًا وأخف وزنًا وأكثر كفاءة”. يفتح هذا العمل الباب أمام إمكانية تطوير بطاريات تجارية ذات عمر أطول، وقدرة شحن أسرع، وأداء مُحسَّن لتطبيقات واسعة تشمل المركبات الكهربائية وأنظمة تخزين الطاقة على نطاق الشبكة، ويتوقع الفريق البحثي أن ترى هذه التقنية النور في الأسواق خلال فترة تتراوح بين خمس وعشر سنوات قادمة، مما يمثل بصيص أمل لتلبية الحاجة العالمية الملحة لطاقة نظيفة وأكثر استدامة.
تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: science direct
image credit: canva
The post تقنية نانوية كورية تَعِد بعمر أطول وشحن فائق السرعة لبطاريات الليثيوم أيون appeared first on Solarabic سولارابيك. Written by بسمه عبود