باحثون كنديون يطورون بطارية كهربائية جديدة تدوم حتى 8 ملايين كيلومتر

نجح فريق من الباحثين في كندا في تطوير بطارية جديدة للسيارات الكهربائية قد تكون لها القدرة على تحمل الشحن والتفريغ لمدة تزيد عن 6 سنوات، ما يعادل قطع مسافة تصل إلى 8 ملايين كيلومتر. في خطوة قد تُحدث تحولًا كبيرًا في صناعة السيارات الكهربائية، استطاع الباحثون تقديم بطارية تتمتع بكفاءة استثنائية بعد العديد من دورات الشحن، مقارنة بالتكنولوجيا التقليدية.

الفرق بين البطارية الجديدة والبطاريات التقليدية

عادةً ما تعاني البطاريات التقليدية في السيارات الكهربائية من تدهور في السعة بعد مرور 2400 دورة شحن، حيث تصل إلى حوالي 80% من سعتها الأصلية. ومع ذلك، أظهرت النتائج التي توصل إليها فريق البحث من جامعة دالهاوسي، باستخدام تقنيات متقدمة من مختبر المصدر الضوئي الكندي (CLS) في جامعة ساسكاتشوان، أن البطارية الجديدة تحتفظ بكفاءتها لأكثر من 6 سنوات من الاستخدام المتواصل، ما يجعلها قادرة على استدامة سعة 80% بعد قطع مسافة تُقدر بـ 8 مليون كيلومتر، وهو ما يُعتبر تقدمًا ملحوظًا في تكنولوجيا البطاريات.

التكنولوجيا الجديدة: الإلكترود أحادي البلورة

تتمثل الابتكارات الأساسية في هذه البطارية الجديدة في الإلكترود أحادي البلورة (Single-Crystal Electrode)، وهي مادة مبتكرة تميز البطارية عن نظيراتها التقليدية. أوضح توفي بوند، الباحث الذي أجرى الدراسة في إطار رسالة دكتوراه بإشراف البروفيسور جيف داين، أن الهدف الرئيسي لهذه الدراسة كان فهم عملية التآكل والتلف التي تحدث داخل البطاريات على المدى الطويل وكيفية منعها.

من خلال استخدام تقنيات التصوير المتقدمة مثل السنكروترون الساطع لفحص البطاريات، لاحظ الباحثون تشققات ميكروسكوبية واضحة في الإلكترودات التقليدية. هذه التشققات تحدث بسبب التمدد والانكماش الذي تسببه عمليات الشحن والتفريغ المتكررة، مما يؤدي إلى انهيار الإلكترود مع مرور الوقت. أما الإلكترود أحادي البلورة، فلم يظهر أي علامات تذكر للتلف بعد آلاف الدورات.

مزايا الإلكترود أحادي البلورة

وصف الباحث بوند الاختلاف بين الإلكترود التقليدي والإلكترود أحادي البلورة قائلاً: “إذا قارنا بين كرة ثلجية ومكعب ثلج، نجد أن المكعب أكثر مقاومة للضغط، وهذا ينطبق تمامًا على هذه البطارية الجديدة”. يعكس هذا التصميم المتماسك والمتين للإلكترود أحادي البلورة الذي يتمتع بمقاومة كبيرة للتشقق والتمزق.

التحسينات على مستوى الأداء

أظهرت الصور الداخلية للبطارية بعد اختبارها على مدار 20 ألف دورة شحن أن حالة البطارية كانت لا تزال قريبة من الجديدة، ما يشير إلى كفاءتها العالية وطول عمرها مقارنة بالبطاريات التقليدية. هذه النتائج تقدم وعدًا بتحسين أداء السيارات الكهربائية، حيث يُتوقع أن يكون عمر البطارية أطول من عمر المركبة نفسها.

أثر البطارية على تقليل البصمة الكربونية

من الجدير بالذكر أن تحسين عمر البطاريات يعد خطوة هامة نحو تحسين كفاءة السيارات الكهربائية في تقليل البصمة الكربونية. كما يمكن إعادة استخدام البطاريات القديمة في تخزين الطاقة المتجددة في الشبكات الكهربائية، مما يزيد من فاعليتها في استخدام الطاقة المتجددة على نطاق واسع.

التوقعات المستقبلية للبطاريات الجديدة

تُنتج هذه البطاريات الآن على نطاق تجاري، ومن المتوقع أن يزيد اعتمادها في السنوات القادمة، خاصةً بفضل موثوقيتها العالية وأدائها الممتاز على المدى الطويل. ويرى الباحث بوند أن هذه البطاريات الجديدة ستكون خيارًا مثاليًا للمركبات الكهربائية التي تسعى إلى تحقيق استدامة طويلة الأمد، كما أنها ستكون الخيار المثالي للشركات المصنعة للمركبات التي تتطلع إلى مستقبل طويل الأمد لمنتجاتها.