مقدمة:
يا للعجب! قد يُحدث هذا الاختراع ثورةً في قواعد اللعبة في صناعة الطاقة الجديدة العالمية! في 12 فبراير 2025، نشرت مجلة "نيتشر" العالمية الرائدة اكتشافًا ثوريًا. فقد ابتكر فريق بينغ هويشنغ/غاو يو من جامعة فودان في الصين تقنيةً جديدة.تقنية "تجديد" بطاريات الليثيوملقد أحدثت هذه التقنية ثورة في مبادئ تصميم بطاريات الليثيوم التقليدية التي استمرت لأكثر من 30 عامًا، مما أدى إلى إطالة عمر البطارية بأكثر من 10 أضعاف! لا تزال بطارية فوسفات الحديد الليثيوم العادية تحتفظ بنسبة 96% من سعتها بعد 11818 دورة شحن وتفريغ! كما تعلمون، تُستخدم بطاريات الليثيوم المتوفرة حاليًا في السوق من 1000 إلى 2000 مرة.
ماذا يعني هذا؟ كانت سيارة تسلا تحتاج إلى استبدال بطاريتها كل 6-8 سنوات، أما الآن فيمكن قيادتها لمدة 60 عامًا دون الحاجة إلى استبدالها! ويمكن شحن وتفريغ جهاز آيفون الخاص بك 10000 مرة دون أن يفقد طاقته!
استُلهمت تقنية إصلاح البطاريات من العلاج البشري
كيف وُلد هذا الاكتشاف المعجزة؟
وأوضح غاو يو، الباحث في جامعة فودان: "تمامًا كما هو الحال في علاج الأمراض البشرية، فإننا نركز على إصلاح المشكلات الأساسية للبطاريات مع حماية أجزائها السليمة".
في الأصل، كان السبب الرئيسي لـ"تقادم" بطاريات الليثيوم هو فقدان أيونات الليثيوم. وكما أن نقص عنصر غذائي معين في جسم الإنسان قد يؤدي إلى المرض، فإن البطاريات قد تعاني أيضًا من انخفاض في الأداء نتيجةً لنقص العناصر الغذائية. وتتمثل الفكرة الرائدة للفريق في: هل يمكننا تعويض أيونات الليثيوم المفقودة في البطارية كما لو كنا نعطي حقنة لمريض؟
يساعد الذكاء الاصطناعي في إحداث نقلة نوعية في تقنيات موازنة البطاريات الرئيسية
مع ذلك، فإن إيجاد "الحقنة" المناسبة ليس بالأمر السهل. يجب أن تستوفي هذه الجزيئة الحاملة متطلبات صارمة للغاية من حيث الخصائص الفيزيائية والكيميائية في آن واحد.
- امتلاك النشاط الكهروكيميائي المناسب ونطاق جهد التحلل.
- قابلية ذوبان مناسبة في الإلكتروليت.
- يتميز بثبات ممتاز في الهواء وثبات كيميائي.
- الحموضة والقلوية المناسبة، وحركية التفاعل.
- يجب أن تكون نواتج التحلل آمنة وغير ضارة.
- والأهم من ذلك كله، يجب أن يكون رخيصاً وسهلاً لتوسيع نطاق الإنتاج.
يكتشف الذكاء الاصطناعي مواد أساسية
في ظل غياب أي سابقة يمكن الاسترشاد بها، لجأ فريق البحث إلى الذكاء الاصطناعي. قاموا برقمنة الخصائص الجزيئية واستخدموا التعلم الآلي لإيجاد إجابات من كمية هائلة من بيانات الكيمياء العضوية والكيمياء الكهربائية وهندسة المواد.
لقد أثمرت الجهود المضنية! بعد أربع سنوات من العمل الدؤوب، توصلوا أخيرًا إلى الحل الأمثل: CF3SO2Li (ثلاثي فلورو ميثان سلفونات الليثيوم). يعمل هذا الجزيء كناقل مصغر، حيث يحمل إلكترونات الليثيوم من أحد طرفيه ويفرغها بأمان على شكل غاز من الطرف الآخر بعد اكتمال عملية النقل.
النتائج التجريبية صادمة!
في التجربة، حافظت البطارية التي خضعت لهذه "المعالجة الدقيقة" على أداء قريب من مستوى المصنع حتى بعد ما بين 12000 و60000 دورة شحن وتفريغ. وهذا لا يطيل عمر البطارية فحسب، بل يوفر أيضًا حلاً تقنيًا عمليًا لمشكلة تلوث نفايات البطاريات على نطاق واسع.
والأكثر إثارة هو أن هذه التقنية قد فتحت آفاقاً جديدة تماماً:
تم تطبيق نظام بطارية كاثود خالية من الليثيوم بجهد 3.0 فولت وكثافة طاقة تصل إلى 1192 واط ساعة/كجم.
تم تطوير بطارية كيسية من البولي أكريلونيتريل العضوي المكبرت بكثافة طاقة تبلغ 388 واط ساعة/كجم.
تأثير ثوري
سيغير هذا الإنجاز قواعد اللعبة تماماً في صناعة الطاقة الجديدة:
سيؤدي ذلك إلى خفض تكلفة استخدام المركبات الكهربائية بشكل كبير، والحد بشكل كبير من التلوث البيئي الناجم عن التخلص من البطاريات، وفتح آفاق جديدة لتصميم بطاريات جديدة؛ والأمر الأكثر إثارة هو أن تكلفة هذه التقنية ضئيلة للغاية - من المتوقع أن تمثل أقل من 10٪ من إجمالي تكلفة البطارية، مما يعني أن لديها إمكانية الاستخدام التجاري على نطاق واسع!
كما قال الباحث غاو يو: سواء كان الهدف إطالة عمر البطاريات أو منع هجرها على نطاق واسع والتلوث البيئي، فإن هذه "المعالجة الدقيقة" توفر حلاً تقنياً عملياً. لا يُظهر هذا البحث قوة الصين الابتكارية في مجال الطاقة الجديدة فحسب، بل يُبشّر أيضاً بقدوم عصر جديد. في المستقبل القريب، قد يصبح "قلق البطاريات" من الماضي. فلنتطلع إلى تسويق هذه التقنية الثورية في أقرب وقت ممكن!
طلب عرض أسعار:
جاكلين:jacqueline@heltec-energy.com/ +86 185 8375 6538
سكري:sucre@heltec-bms.com/ +86 136 8844 2313
نانسي:nancy@heltec-energy.com/ +86 184 8223 7713
تاريخ النشر: 28 فبراير 2025