روسيا.. بطاريات مبتكرة تجمع بين سرعة الشحن وطول العمر بفضل الغرافين والليثيوم

توصل علماء جامعة تشيرنيشيفسكي الوطنية الحكومية للبحوث في ساراتوف إلى طريقة قد تُحدث ثورة في مبدأ عمل البطاريات الكهربائية.

وتمكن علماء الجامعة من تطوير نموذج ذري لغشاء ثلاثي الطبقات شبه ثنائي الأبعاد قائم على الغرافين ومركبات أكسيد-فوسفات الليثيوم، قد يصبح أساسا لبطاريات الجيل الجديد الأسرع والأكثر متانة وأمانا، وفقا لوكالة تاس الروسية نقلا عن بيان الجامعة.

درس الباحثون مادة مركبة ذات بنية من الغرافين والليثيوم لتطوير ما يسمى بـ"شطيرة طاقة" رقيقة، حيث يقع فوسفات الفاناديوم والليثيوم في الأعلى وتيتانات الليثيوم في الأسفل، وبينهما طبقة موصلة قوية من الغرافين. ويتميز هذا الغشاء بقدرته على تخزين كمية كبيرة من الطاقة ونقلها بسرعة للمستهلك الخارجي، جامعًا بين مزايا بطاريات الليثيوم الأيونية والمكثفات الكهربائية الخارقة.

ولتبسيط الفكرة لغير المتخصصين، وصف العلماء المادة بأنها شطيرة تكنولوجية، حيث تتفاعل الطبقتان العليا والسفلى بالليثيوم، بينما تعمل طبقة الغرافين الوسطى كصفيحة رقيقة لكنها قوية وموصلة للتيار، مثبتة للهيكل ومعجلة لحركة الشحنة الكهربائية. ويجعل هذا المزيج الغشاء مرنا وفعالا، ما يجعله قابلا للاستخدام في بطاريات قادرة على الشحن بسرعة أكبر وعمر أطول مقارنة بالبطاريات الحالية.

إقرأ المزيد

شركة "روسآتوم" تفتتح مصنعا ضخما لإنتاج بطاريات الليثيوم في روسيا

ويحل الغشاء المركب ثلاثي الطبقات ثلاث مشاكل رئيسية في الأجهزة الإلكترونية والمركبات الكهربائية: سرعة الشحن، عمر الخدمة، والأمان. وأوضحت وزارة التعليم والعلوم الروسية أن السعة الأعلى تعني جهازا يعمل لفترة أطول، وسرعة تبادل الشحنة تعني شحنا أسرع، ومقاومة المواد تسمح بعشرات الآلاف من الدورات دون تلف، إضافة إلى إمكانية تبسيط الإنتاج وتقليل التكلفة والأثر البيئي.

وأشار البيان إلى أن النتائج تم الحصول عليها حتى الآن من خلال نمذجة حاسوبية دقيقة، وأن الخطوة التالية هي تصنيع المادة في المختبر واختبار الحسابات عمليا، على أن يستمر البحث في عام 2026. وإذا تأكدت التوقعات، فإن البنية الجديدة للأقطاب الكهربائية قد تغير نهج تصنيع البطاريات بدءا من الأجهزة الإلكترونية الشخصية وصولا إلى أنظمة النقل.

المصدر: تاس