علماء يكتشفون طريقة لتسريع عملية شحن البطاريات

توصل باحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) بأميركا إلى اكتشاف قد يؤدي إلى شحن السيارات والأجهزة الكهربائية بشكل أسرع بكثير، وفقاً لصحيفة «إندبندنت».

يتعلق هذا الاكتشاف بالتفاعل الأساسي في قلب جميع بطاريات أيونات الليثيوم.

تعمل هذه البطاريات، التي تُشغّل كل شيء من الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة إلى السيارات الكهربائية، عن طريق نقل جزيئات دقيقة تُسمى أيونات الليثيوم داخل وخارج الأقطاب الكهربائية الصلبة، وهي عملية تتكرر آلاف المرات على مدار عمر البطارية.

تحدد سرعة هذا التفاعل سرعة شحن البطارية وكمية الطاقة التي يمكنها توفيرها.

حتى الآن، اعتمد المهندسون بشكل كبير على التجربة والخطأ في محاولاتهم لتحسين البطاريات. لم تُفسّر النظرية الشائعة، القائمة على معادلة عمرها قرن، بشكل كامل سبب تباين النتائج بين المواد المختلفة.

مع ذلك، أظهر باحثو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) أن التفاعل يعتمد على ما يُسمى «نقل الأيونات والإلكترونات المقترنة»، حيث لا تتحرك أيونات الليثيوم بكفاءة إلى القطب إلا عند وجود إلكترونات في الوقت نفسه.

وصرح مارتن بازانت، أستاذ الرياضيات في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT): «نأمل أن يُمكّن هذا العمل من تسريع التفاعلات وضبطها بشكل أكبر، مما يُسرّع الشحن والتفريغ».

وتم قياس معدلات التفاعل عبر أكثر من 50 مادة مختلفة، بما في ذلك تلك المستخدمة في الهواتف والسيارات الكهربائية. ولم تُطابق نظريتهم الجديدة البيانات الواقعية فحسب، بل كشفت أيضاً عن طرق لتسريع التفاعل.

وجد الباحثون أنه من خلال تعديل الإلكتروليت السائل داخل البطارية - على سبيل المثال، عن طريق استبدال بعض المكونات الكيميائية - يُمكن تحسين سرعات الشحن بشكل كبير وتقليل التآكل والتلف الذي يُقصّر عمر البطارية.

قال البروفسور بازانت إن هذا العمل قد يمنح المصنعين في النهاية «الإطار النظري» اللازم لتصميم البطاريات بشكل عقلاني، بدلاً من الاعتماد على التخمين المكلف.

وأفاد زميله البروفسور يانغ شاو هورن بأن هذا من شأنه «توحيد» سنوات من النتائج المحيرة في صورة واحدة واضحة.