اكتشاف سعودي جديد يزيد قوة بطاريات الليثيوم ويقلل من تكلفتها
توصل علماء جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية "كاوست"، بالتعاون مع مدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية "كاكست"، إلى اكتشاف جديد يمكن أن يزيد قوة بطاريات الليثيوم المعدنية، ويقلل من تكلفتها من خلال دمج النايلون في تصميمها، بحسب بيان صادر عن "كاوست" اليوم.
تتميز بطاريات الليثيوم إلى جانب انخفاض انبعاثاتها من ثاني أكسيد الكربون، بكثافة طاقتها العالية وخفة وزنها مقارنةً بالبطاريات الأخرى.
ولهذا السبب تستخدم في الهواتف الذكية الصغيرة بما يكفي لوضعها في الجيب، كما أنها أسهمت في تطوير الإلكترونيات الدقيقة التي مكنتنا من السفر إلى الفضاء.
وهناك نوعان من بطاريات الليثيوم، بطاريات ليثيوم-أيون، وهي الأكثر شيوعًا تجاريًا، وتُستخدم في أجهزة الحاسب المحمولة والهواتف الذكية والأجهزة الإلكترونية الأخرى، وبطاريات الليثيوم المعدنية، التي تتميز بكثافة طاقة أعلى، وتُستخدم في مجالات أوسع مثل الروبوتات ووسائل النقل وغيرها من الصناعات.
إلا أن إنتاج وتشغيل بطاريات الليثيوم المعدنية الحالية يتطلب مواد كيميائية خطرة ومسببة للتآكل، كما أنها تؤدي إلى تفاعلات غير مرغوبة تقلل من كفاءة البطارية وسلامتها.
وفي السياق، تساعد المواد المضافة الكيميائية على استقرار التفاعلات في هذه البطاريات، ما يحسن أداءها.
ووجدت هذه الدراستان البحثيتان، التي نُشرتا في المجلتين العلميتين (ACS Energy Letters) و (Energy & Environmental Science)، أن النايلون – وهو البوليمر المستخدم في صناعة الملابس – يمكن إذابته في محلول ليثيوم خفيف ليعمل كمادة مضافة لبطاريات الليثيوم المعدنية.
وكانت النتيجة بطاريات ليثيوم معدنية أكثر كفاءة، وأطول عمراً، وأقل تفاعلات غير مرغوب فيها.
وقال البروفيسور حسام الشريف، رئيس مركز التميّز للطاقة المتجددة وتقنيات التخزين في كاوست، الذي قاد الدراستين: يكرس الفريق البحثي جهوده لتطوير حلول مستدامة في مجال الطاقة والتخزين، كتطوير بطاريات ذات كثافة طاقة أعلى وأكثر أمانًا، لتسريع جهود إزالة الكربون وخفض انبعاثاته في المملكة.
أضاف، أن هذا الاكتشاف يمثل خطوة نحو استخدام مواد مضافة أرخص وأكثر أمانًا، وهو دليل على أهمية البحوث العلمية الأساسية.
من جانبه، قال الدكتور حسام قاسم، المدير العام لمعهد تقنيات الطاقة المستقبلية في "كاكست": إن هذا البحث يسهم في تطوير بطاريات خفيفة الوزن مع الحفاظ على مستوى عالٍ من الأمان، ما يدعم مستهدفات المملكة في ريادة تصنيع المركبات الكهربائية ويفتح آفاقًا جديدة لاستخدامها في تطبيقات الطيران.
أشار إلى أن كاكست، ممثلةً في معهد تقنيات الطاقة المستقبلية، وبالشراكة مع مركز CREST، تعمل على إنشاء خط إنتاج تجريبي للبطاريات المبتكرة لسد الفجوة بين مخرجات الأبحاث المخبرية الأساسية والتصنيع على النطاق التجاري.
بين أن هذا المشروع يهدف إلى رفع مستوى تقنيات البطاريات الواعدة، مثل تلك المطورة في هذا البحث، لتقريبها من التطبيقات العملية في المركبات الكهربائية والطيران.
وستعزز هذه الخطوة ثقة القطاع الصناعي بهذه الابتكارات، ما يشجع على الاستثمار فيها ويسرّع من وتيرة تحولها إلى حلول تجارية قابلة للتطبيق.
