مقدمة:
يا إلهي، قد يُغير هذا الاختراع قواعد اللعبة في صناعة الطاقة الجديدة العالمية تمامًا! في ١٢ فبراير ٢٠٢٥، نشرت مجلة نيتشر العالمية الرائدة إنجازًا ثوريًا. اخترع فريق بينغ هويشينغ/غاو يوي من جامعة فودان في الصين...تقنية "تجديد" بطاريات الليثيومتجاوزت بطاريات الليثيوم التقليدية مبادئ التصميم لأكثر من 30 عامًا، مما يُطيل عمرها بأكثر من 10 مرات! تحافظ بطارية فوسفات الحديد الليثيوم العادية على 96% من سعتها بعد 11,818 دورة شحن وتفريغ! كما تعلمون، تُستخدم بطاريات الليثيوم المتوفرة حاليًا في السوق لما بين 1000 و2000 مرة.
ماذا يعني هذا؟ كانت سيارة تيسلا تحتاج إلى استبدال بطاريتها كل 6-8 سنوات، أما الآن فيمكن قيادتها لمدة 60 عامًا دون الحاجة إلى استبدالها! يمكن شحن وتفريغ هاتفك الآيفون 10,000 مرة دون انقطاع الطاقة!
يأتي الإلهام لتقنية إصلاح البطاريات من العلاج البشري
كيف تمت هذه الاكتشافات المعجزة؟
وأوضح قاو يوي، الباحث في جامعة فودان، "مثل معالجة الأمراض البشرية، فإننا نركز على إصلاح المشكلات الأساسية في البطاريات مع حماية أجزائها السليمة".
في الأصل، كان السبب الرئيسي لشيخوخة بطاريات الليثيوم هو فقدان أيونات الليثيوم. وكما أن نقص عنصر غذائي معين في جسم الإنسان قد يؤدي إلى المرض، فإن البطاريات قد تشهد أيضًا انخفاضًا في أدائها بسبب سوء التغذية. الفكرة المبتكرة التي طرحها الفريق هي: هل يمكننا تعويض أيونات الليثيوم المفقودة في البطارية كما لو كنا نحقن مريضًا؟
الذكاء الاصطناعي يساعد على اختراق تقنيات موازنة البطاريات الرئيسية
مع ذلك، ليس من السهل إيجاد "الحقنة" المناسبة. يجب أن يستوفي هذا الجزيء الناقل متطلبات صارمة للخواص الفيزيائية والكيميائية في آنٍ واحد:
- وجود نشاط كهروكيميائي مناسب ونطاق جهد التحلل.
- ذوبان مناسب في الإلكتروليت.
- يتميز بثبات جوي وكيميائي ممتاز.
- الحموضة المناسبة، والقلوية، وحركية التفاعل.
- يجب أن تكون منتجات التحلل آمنة وغير ضارة.
- والأمر الأهم هو أن تكون تكلفة الإنتاج منخفضة ويسهل توسيع نطاقه.
الذكاء الاصطناعي يكتشف مواد أساسية
لعدم وجود سابقة يُحتذى بها، لجأ فريق البحث إلى الذكاء الاصطناعي. قاموا برقمنة خصائص الجزيئات، واستخدموا التعلم الآلي لإيجاد إجابات من كمّ هائل من بيانات الكيمياء العضوية، والكيمياء الكهربائية، وهندسة المواد.
لقد أثمر العمل الجاد! بعد أربع سنوات من العمل الدؤوب، وجدوا أخيرًا الحل الأمثل: CF3SO2Li (ثلاثي فلورو ميثان سلفونات الليثيوم). هذا الجزيء أشبه بناقل مصغر، يحمل إلكترونات الليثيوم من أحد طرفيه، ويطلقها بأمان كغاز من الطرف الآخر بعد اكتمال النقل.
النتائج التجريبية صادمة!
في التجربة، حافظت البطارية التي خضعت لهذه المعالجة الدقيقة على أدائها القريب من مستوى المصنع حتى بعد 12,000 إلى 60,000 دورة شحن وتفريغ. هذا لا يُطيل عمر البطارية فحسب، بل يُوفر أيضًا حلاً تقنيًا عمليًا لمشكلة التلوث واسع النطاق بنفايات البطاريات.
والأمر الأكثر إثارة للاهتمام هو أن هذه التكنولوجيا فتحت إمكانيات جديدة تمامًا:
تم تنفيذ نظام بطارية الكاثود الخالية من الليثيوم بجهد 3.0 فولت وكثافة طاقة تصل إلى 1192 واط في الساعة / كجم.
تم تطوير بطارية كاثودية من مادة البولي أكريلونيتريل الكبريتية العضوية ذات كثافة طاقة تبلغ 388 واط في الساعة/كجم.
التأثير الثوري
سيؤدي هذا الاختراق إلى تغيير قواعد اللعبة في صناعة الطاقة الجديدة بشكل كامل:
وسوف يؤدي ذلك إلى خفض تكلفة استخدام المركبات الكهربائية بشكل كبير، وتقليل التلوث البيئي الناجم عن التخلص من البطاريات بشكل كبير، وفتح أفكار جديدة لتصميم بطاريات جديدة؛ والأمر الأكثر إثارة للاهتمام هو أن تكلفة هذه التكنولوجيا كبيرة للغاية - ومن المتوقع أن تمثل أقل من 10٪ من إجمالي تكلفة البطارية، مما يعني أنها لديها القدرة على الاستخدام التجاري على نطاق واسع!
كما قال الباحث غاو يوي: سواءً كان الهدف إطالة عمر البطارية أو منع الهجران واسع النطاق والتلوث البيئي، فإن هذا "المعالجة الدقيقة" توفر حلاً تقنيًا عمليًا. لا يُظهر هذا البحث قوة الصين الابتكارية في مجال الطاقة الجديدة فحسب، بل يُبشر أيضًا بقدوم عصر جديد. في المستقبل القريب، قد يصبح "قلق البطارية" من الماضي. فلنتطلع إلى تسويق هذه التقنية الثورية في أقرب وقت ممكن!
طلب عرض الأسعار:
جاكلين:jacqueline@heltec-bms.com/ +86 185 8375 6538
سوكري:sucre@heltec-bms.com/ +86 136 8844 2313
نانسي:nancy@heltec-bms.com/ +86 184 8223 7713
وقت النشر: ٢٨ فبراير ٢٠٢٥