القاهرة - محمد منصور
تمكن باحثون في كلية العلوم والهندسة الفيزيائية بجامعة بكين، من حل مشكلة فراغ البطاريات في الأجواء الباردة، عبر استبدال مادة القطب الموجب في بطارية الليثيوم.
ويلاحظ كثيرون أن بطارية الهاتف المحمول تنخفض مستوياتها بشكل أسرع في الأيام الباردة، وتفسير ذلك أنه حين تنخفض درجات الحرارة، يحدث خلل في القطب الموجب لبطارية الليثيوم – الأنود - بسبب عجزه عن حمل شحنة كافية، فيحاول القطب السالب تعويض ذلك العجز فتستنزف البطارية بسرعة أكبر وتفرغ سريعاً.
وصمم الباحثون مادة أخرى من الكربون تحافظ على سعة تخزين البطارية في درجات الحرارة المنخفضة، بدلاً من استخدام الجرافيت التقليدي.
واستمر العمل على تلك المادة 4 سنوات كاملة، وقال أستاذ الكيمياء في جامعة بكين شي وانج وهو المؤلف الرئيسي للدراسة، إن المادة الجديدة تحل مشكلة تدهور بطارية الليثيوم في درجات الحرارة المنخفضة.
وأضاف في تصريحات لـ"الشرق"، أن جهد الفريق تُوج من الناحية النظرية بابتكار تلك البطارية التي حافظت على قدرتها حتى عندما انخفضت درجة الحرارة إلى 17 تحت الصفر.
وتعد بطاريات الليثيوم أيون، الأنسب لتشغيل الإلكترونيات القابلة لإعادة الشحن لأنها يمكن أن تخزن الكثير من الطاقة كما أن عمرها طويل، لكن عندما تنخفض درجة الحرارة إلى ما دون درجة التجمد، ينخفض الأداء الكهربائي للبطارية، وعندما تكون الظروف باردة بدرجة كافية، يمكن أن تفشل في نقل أي شحنة.
السيارات الكهربائية والفضاء
وأشارت الدراسة إلى أن هذا هو السبب في أن بعض الأشخاص الذين يعيشون في المناطق الباردة يواجهون مشكلات مع سياراتهم الكهربائية في الشتاء، وهو السبب الذي يمنع أيضاً استخدام هذه البطاريات في استكشافات الفضاء.
وفي الآونة الأخيرة، قرر العلماء أن استخدام الجرافيت في صناعة القطب الموجب هو المسؤول عن انخفاض سعة تخزين طاقة بطارية ليثيوم أيون في البرد، ولذلك عمل الفريق الصيني على تعديل بنية سطح مادة أخرى قائمة على الكربون لتحسين عملية نقل الشحنات.
وقال الباحثون إن المادة الجديدة، والتي هي مزيج من معدن الكوبالت ومادة الكربون- أظهرت قدرات نقل شحنة كهربائية ممتازة حتى في الظروف شديدة البرودة، كما مكنت البطارية من الاحتفاظ بنحو 85٪ من سعة تخزينها في درجات حرارة ما دون التجمد، وهو ما يتيح إمكانية استخدام تلك البطاريات في درجات حرارة منخفضة للغاية.
وقال وانج إن "بطاريات الليثيوم أيون تعاني من فقدان الطاقة في درجات حرارة تحت الصفر، وهذه النتيجة تحد بشدة من تطبيقاتها في البيئة الباردة مثل المناطق المرتفعة، والفضاء واستكشاف أعماق البحار وكذلك المركبات الكهربائية في ظل الظروف القاسية".
ويعتقد وانج أن أهمية اختراع بطاريات تدوم لفترة أطول في البرد تكمن في أنها من ناحية يمكن أن تحل جزءاً من مشكلة الطاقة، ومن ناحية أخرى، يمكن أن توسع مساحة استكشاف الإنسان للطبيعة.
وبحسب وانج فمن الصعب تحديد تكلفة إنتاج هذه الأنواع من البطاريات، ولكن "يمكن التكهن بأنها ستكلف أكثر وقد تختلف متطلبات السعر بحسب مجالات التطبيق المختلفة".
اقرأ أيضاً:
