بطاريات أيون الصوديوم الجديدة تحقق قفزات عالية في الأداء وتقترب من السوق

سولارابيك- سيؤول، كوريا الجنوبية – 3 مايو 2024: في اختراق يمكن أن يمثل ما بعد عصر بطاريات أيونات الليثيوم، كشف موقع “livescience” أن شحن السيارات الكهربائية المستقبلية من الممكن أن يستغرق ثواني مع تقنية بطاريات أيون الصوديوم الجديدة.

وفي التفاصيل، طور علماء في المعهد الكوري المتقدم للعلوم والتكنولوجيا، بطارية جديدة تعتمد على الصوديوم على شكل عملة معدنية، ويمكن شحنها بسرعة “في ثوانٍ”، ويمكن استخدامها لتشغيل كل شيء بدءًا من الهواتف الذكية وحتى السيارات الكهربائية (EVs) في المستقبل.

من خلال الجمع بين مواد الأنود (المَصعَد) المستخدمة في البطاريات التقليدية مع كاثودات (المَهبِط) من المكثفات الفائقة – البطاريات التي يمكنها تخزين وتوصيل الطاقة بمعدلات عالية جدًا – ابتكر العلماء نوعًا جديدًا من بطاريات أيونات الصوديوم التي توفر سعة عالية وقدرات الشحن السريع.

كان العلماء يبحثون عن طريقة للتغلب على القيود الحالية لتخزين طاقة أيونات الصوديوم – والتي توصف كبديل لبطاريات أيونات الليثيوم – ووصفوا النتائج التي توصلوا إليها في دراسة نشرت في 29 مارس في مجلة  “إنيرجي ستوراج متيريالز”.

وقال الباحثون في بيان مشترك إن خلايا الوقود الهجين أيون الصوديوم الجديدة يمكن أن تكون “بديلًا قابلًا للتطبيق للجيل القادم لبطاريات أيون الليثيوم” مع تطبيقات تتراوح من أجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة المحمولة إلى السيارات الكهربائية وتقنيات الطيران. 

وقال الباحثون: إن الصوديوم أكثر وفرة بكثير من الليثيوم – بما يصل إلى 1000 مرة أكثر – مما يجعل بطاريات أيون الصوديوم أرخص وأكثر استدامة في الإنتاج من بطاريات أيون الليثيوم المستخدمة حاليًا لتشغيل معظم المركبات الكهربائية والإلكترونيات الاستهلاكية. 

ومع ذلك، توفر بطاريات أيون الصوديوم الحالية مخرجات طاقة وسعة تخزين أقل من بطاريات الليثيوم أيون وتستغرق وقتًا أطول في الشحن، مما يحد من تطبيقاتها المحتملة . لكن في الدراسة الجديدة، سعى الباحثون إلى إيجاد طريقة لمعالجة أوجه القصور التقنية هذه.

وقال جيونج كو كانج ، المؤلف الرئيسي للدراسة وأستاذ علوم وهندسة المواد في المعهد الكوري المتقدم للعلوم والتكنولوجيا(KAIST)، في حديث له في مجلة  Science and Technology، إن البحث يمثل “اختراقًا في التغلب على القيود الحالية لأنظمة تخزين الطاقة”.

وحقق العلماء نموذجهم الأولي من خلال تطوير نوع جديد من الأنود من جزيئات كبريتيد الحديد متناهية الصغر المدمجة في الكربون والجرافين المشبع بالكبريت. أدى هذا إلى تحسين الموصلية وتخزين الطاقة. بالنسبة للكاثود، استخدموا “إطار إيميدازوليت زيوليتي” (ZIF)، وهو نوع من الإطار المعدني العضوي الذي يجمع أيونات المعادن مع الجزيئات العضوية لإنشاء بنية بلورية مسامية. أدى هذا إلى تحسين سرعة شحن البطارية وتفريغها.

وقال الفريق: إن الخلية الكاملة، بمجرد تجميعها، حققت قدرة تخزين طاقة تبلغ 247 واط/ساعة لكل كيلوغرام (Wh/kg) ويمكنها توفير الطاقة بمعدل يصل إلى 34,748 واط لكل كيلوغرام (W/kg). وهذا يعني أنها يمكن أن تحتوي على طاقة أكبر مقارنة بوزنها مقارنة ببطاريات أيونات الصوديوم الهجينة الحالية، ويمكنها شحن وتفريغ الطاقة بسرعة أكبر بكثير، مما يتجاوز أداء التقنيات التجارية الحالية بأكثر من 100 مرة.

وأضاف الباحثون، أن البطارية حافظت أيضًا على كفاءتها وأدائها لأكثر من 5000 دورة شحن وتفريغ في الاختبارات؛ مما يشير إلى أنه يمكن استخدامها بشكل متكرر على مدى طويل دون أن تتآكل. يعد هذا أمرًا بالغ الأهمية للتطبيقات التي تحتاج فيها البطاريات إلى أن تدوم لفترة طويلة دون أن تتحلل، كما هو الحال في أنظمة تخزين طاقة الشبكة والمركبات الكهربائية.

تابعونا على لينكيد إن Linked-in  لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية..

نتمنى لكم يوماً مشمساً..

المصدر: livescience