ماهو سبب انخفاض شحن البطارية عند استخدامها أول مرة؟
Credit: Jill Hemman/ORNL
ياترى ماهو سبب هذه المشكلة ؟ وكيف سنستفيد من حلها في مجال التخزين لدعم الطاقة المتجددة وخصوصا المركبات الكهربائية؟
هذا ماسنتعرف عليه في هذه المقالة.
تتمثل إحدى المشكلات التقنية في البطاريات والتي استمرت من عقود هو أنه في كل مرة نقوم فيها تثبيت بطارية ليثيوم أيون جديدة في جهاز ما ، يتم فقد خمس طاقة البطارية قبل إعادة شحن الجهاز في المرة الأولى. وهذا أمر يحدث باستمرار مع كل الأجهزة سواء تم تركيب البطارية في كمبيوتر محمول أو كاميرا أو ساعة يد أو حتى في سيارة كهربائية جديدة. فما هو السبب ؟
يكمن السبب في الشوائب التي تتشكل على الكاثودات الغنية بالنيكل. هذه الشوائب على الجانب الموجب (+) للبطارية (أي الكاثود) غير مرغوب فيها كونها تقلل من سعة تخزين البطارية بنسبة 10-18٪ خلال دورة الشحن والتفريغ الأولى.
قام الأب المؤسس لبطاريات الليثيوم -أيون إم ستانلي ويتنغهام – في المساعدة لحل هذه المشكلة والتي استمرت لمدة 40 عامًا مع اختراعه. حيث كان ويتنغهام أول من وصف مفهوم بطاريات الليثيوم أيون القابلة لإعادة الشحن ، وهو إنجاز شارك فيه بجائزة نوبل في الكيمياء لعام 2019.
لكن ويتينغهام قام وهو و مجموعة من الباحثين و العلماء في وزارة الطاقة و المختبرات الوطنية وأوك ريدج (ORNL) بحل هذه المشكلة عن طريق استخدم الأشعة السينية والنيوترونات لمعالجة مادة الكاثود مع أكسيد النيوبيوم الخالي من الليثيوم للحصول على بطارية تدوم لفترة أطول.
حيث أكد الباحثون أن طلاء مادة الكاثود بأكسيد النيوبيوم الخالي من الليثيوم سيقلل بشكل كبير من فقد قدرة الدورة الأولى وسيحسن سعة البطارية على المدى الطويل. وبعد القيام ب250 دورة شحن وتفريغ لوحظ انخفاض كبير في فقدان سعة الدورة الأولى و تحسن قدرة البطارية على الاحتفاظ بسعتها على المدى الطويل بنسبة تزيد عن 93 بالمائة.
يعد هذا النجاح أمر مهما كونه سيعزز من استخدام هذه التقنية في البطاريات ذو الكثافة العالية كبطاريات المركبات الكهربائية. الجدير بالذكر أنه في الوقت الحالي يقوم العلماء على تطوير الجيل التالي من خلايا بطاريات الليثيوم المعدنية التي لها مستقبل كبير حيت أنها توفر ما يصل إلى 500 وات/ ساعة لكل كيلوجرام مقابل المتوسط الحالي لكثافة الطاقة الموجود في البطاريات التجارية الموجودة حاليا في الأسواق و الذي يبلغ حوالي 220 وات / ساعة لكل كيلوجرام.
لماذا عند ذكر بطارية الليثيوم نتذكر العالم العربي المغربي رشيد اليزمي؟
رابط البحث العلمي للمطالعة :
What is the Role of Nb in Nickel-Rich Layered Oxide Cathodes for Lithium-Ion Batteries
