دراسة مبشّرة.. كيف نُسرّع شحن البطاريات في الأجهزة الكهربائية؟

توصّل باحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) إلى اكتشاف قد يؤدي إلى شحن السيارات والأجهزة الكهربائية بسرعة أكبر بكثير.

وذكرت الدراسة العلمية، التي نُشرت في في مجلة 'ساينس' تحت عنوان 'تداخل أيونات الليثيوم عن طريق نقل الأيونات والإلكترونات المقترنة'، أنّ هذا الاكتشاف يتعلّق بالتفاعل الأساسي في جوهر بطاريات 'أيونات الليثيوم' التي تزوّد كل شيء بالطاقة من الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة إلى المركبات الكهربائية.

وتعمل البطاريات عن طريق نقل جزيئات صغيرة تسمّى 'أيونات الليثيوم' داخل وخارج الأقطاب الكهربائية الصلبة، في عملية تتكرّر آلاف المرات على مدار عمر البطارية.

ووفقًا للباحثين، فإنّ سرعة هذا التفاعل تُحدّد مدى سرعة شحن البطارية وكمية الطاقة التي يمكنها توصيلها.

ووجد الباحثون أنّ التفاعل يعتمد على ما يُسمّى بـ'نقل الأيونات والإلكترونات المقترنة'، حيث تتحرّك 'أيونات الليثيوم' بكفاءة إلى القطب الكهربائي فقط عندما تكون مصحوبة بالإلكترونات في الوقت نفسه.

فمن خلال قياس معدلات التفاعل عبر أكثر من 50 مادة مختلفة، بما في ذلك تلك المستخدمة في الهواتف والسيارات الكهربائية، اكتشف الباحثون أنّ النموذج التقليدي بالغ بشكل كبير في تقدير سرعة حدوث العملية.

وكشفت دراستهم عن طرق لتسريع التفاعل، إذ إنّه من خلال تعديل الإلكتروليت السائل داخل البطارية يُمكن تحسين سرعات الشحن بشكل كبير وتقليل التآكل والتلف الذي يقصّر عمر البطارية.

وقال مارتن بازانت، أستاذ الرياضيات في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، إنّ هذا العمل قد يمنح المُصنّعين في النهاية 'الإطار النظري اللازم لتصميم البطاريات بشكل عقلاني، بدلًا من الاعتماد على التخمين المكلف'.