ابتكار روسي يعزز أداء البطاريات: شحن أسرع وسعة أكبر بخمسة أضعاف

في تطور علمي لافت، نجح باحثون من جامعة ساراتوف الحكومية الروسية في تطوير مادة جديدة مرشحة لإحداث نقلة نوعية في صناعة البطاريات، من خلال تسريع زمن الشحن وزيادة السعة بشكل كبير، وفقًا لبيان صادر عن الجمعية الروسية للعلوم.

وأوضح البيان أن الفريق البحثي اعتمد على تقنيات النمذجة الحاسوبية لتصميم مادة مبتكرة يمكن أن ترفع سرعة شحن البطاريات بنحو 1.5 مرة، إلى جانب زيادة سعتها التخزينية بما يصل إلى خمسة أضعاف، وفق النتائج الأولية. كما أظهرت المادة الجديدة قدرة على الحفاظ على كفاءتها في ظروف حرارية قاسية، سواء في درجات الحرارة المنخفضة أو المرتفعة، ما يعزز فرص استخدامها في الهواتف الذكية وأجهزة الحاسوب المحمولة والسيارات الكهربائية.

وأشار الباحثون إلى أن آلية عمل البطاريات الحديثة تعتمد على حركة أيونات الليثيوم بين الأقطاب، حيث ترتبط سرعة الشحن بسرعة انتقال هذه الأيونات، بينما تحدد كمية الأيونات المخزنة داخل القطب سعة البطارية. وغالبًا ما تواجه المواد التقليدية، مثل أكسيد الكوبالت مع الليثيوم (LiCoO₂)، تحديات تتعلق بتراجع الأداء مع تكرار دورات الشحن والتفريغ، فضلًا عن حساسيتها لدرجات الحرارة، وهو ما يفسر انخفاض كفاءة بعض الأجهزة مع مرور الوقت.

وفي محاولة لتجاوز هذه التحديات، اقترح الباحثون دمج مادة الغرافين — وهي بنية كربونية فائقة الرقة بسمك ذرة واحدة — مع أكسيد الكوبالت، حيث أظهرت النتائج أن ترتيب الطبقات بشكل متناوب بين المادتين يساهم في تحسين حركة الأيونات داخل البطارية.

وكشفت الدراسة أن النسبة المثلى بين أكسيد الكوبالت والغرافين، والتي تبلغ نحو 8:1 من حيث الكتلة، توفر بيئة مثالية لتسريع انتقال الأيونات بمعدل يصل إلى 1.6 مرة مقارنة بالمواد التقليدية، ما ينعكس بشكل مباشر على تقليل زمن الشحن وزيادة كفاءة الأداء.

كما سجلت المادة الجديدة ارتفاعًا ملحوظًا في سعتها التخزينية تجاوز خمسة أضعاف، مع احتفاظها بخصائصها حتى في ظروف تشغيل قاسية، إذ لم تتأثر عند درجات حرارة تصل إلى -40 مئوية أو +80 مئوية، وهو ما يفتح الباب أمام تطوير بطاريات أكثر كفاءة واعتمادية للاستخدامات المستقبلية.

ويُتوقع أن تمهد هذه النتائج الطريق أمام جيل جديد من تقنيات تخزين الطاقة، خاصة في ظل الطلب المتزايد على حلول أكثر استدامة وكفاءة في مختلف القطاعات التكنولوجية.

للمزيد تابع

الخليج 24 على: فيسبوك | إكس | يوتيوب | إنستغرام | تيك توك