ابوظبي - ياسر ابراهيم - السبت 27 سبتمبر 2025 06:22 مساءً - في تطور علمي واعد، طور باحثون في معهد ورسيستر بوليتكنيك طريقة جديدة لتعزيز أداء البطاريات ذات الحالة الصلبة وإعادة تدوير أنودات الليثيوم المعدنية، مما يبشر بحلول تخزين طاقة أكثر أماناً وكفاءة ويمنع حدوث حرائق لبطاريات السيارات الكهربائية إلى الأبد.
من خلال هذه الابتكارات ستتم إعادة صياغة مشهد تخزين الطاقة، وبناء مستقبل أكثر استدامة للسيارات الكهربائية وتخزين الطاقة المتجددة.
تعزيز استقرار البطارية
يركز بحث فريق معهد ورسيستر للفيزياء حول تطوير مادة مُشبّعة بالحديد تُبسّط تصميم الجيل القادم من بطاريات الحالة الصلبة، حيث يُعالج هذا التطور مشكلةً قائمةً منذ زمن طويل، وهي عدم التوافق بين إلكتروليتات الحالة الصلبة القائمة على الهاليد وأنودات الليثيوم-الفلز، فقد جرت العادة على استخدام طبقات واقية للتخفيف من هذه المشكلة، إلا أنها تُضيف تكلفةً وتعقيداً كبيرين وفق energy-reporters.
من خلال تطعيم كلوريد الليثيوم-إنديوم بالحديد، ابتكر الباحثون مادةً قادرة على الاتصال المباشر والمستقر مع أنودات الليثيوم-إنديوم، وهذا يُلغي الحاجة إلى طبقات واقية، حيث تحافظ المادة الجديدة على موصلية أيونية ممتازة وتُظهر ثباتًا طويل الأمد.
وما يبشر بنجاح تلك التقنية أن خلايا البطاريات الكاملة المُستخدمة هذه المادة أكملت أكثر من 300 دورة شحن وتفريغ مع الحفاظ على 80% من سعتها الأولية، وهو مؤشر حاسم على عمر البطارية.
يُعدّ استقرار هذه الخلايا، حتى بعد الاستخدام المكثف، سابقةً في هذا المجال، مُبرزةً إمكانات بطاريات الحالة الصلبة طويلة الأمد، وقد عملت الخلايا المتماثلة المُستخدمة لاختبار استقرار الإلكتروليت لأكثر من 500 ساعة دون أي تدهور، مما يُؤكد فعالية التطعيم بالحديد في تحسين تصميم البطاريات وأدائها.
إعادة التدوير المبتكرة لأنودات الليثيوم
كما طوّر الباحثون طريقة آمنة وقابلة للتطوير لإعادة تدوير أنودات الليثيوم-المعادن شديدة التفاعل، تتضمن هذه العملية تفاعل تكثيف ألدول ذاتي التشغيل مع الأسيتون، مما يُحوّل أنودات الليثيوم المستهلكة إلى كربونات ليثيوم قيّمة (Li₂CO₂ ) ذات نقاء استثنائي.
يتجاوز كربونات الليثيوم الناتجة، بنقاء 99.79%، معايير الصناعة لمواد البطاريات الجديدة. وقد أثبت الفريق إمكانية تطبيق عملية إعادة التدوير الخاصة بهم عمليًا باستخدام المواد المستعادة لإنتاج مواد كاثود جديدة.
يوفر هذا التطور وسيلة عملية لتقليل الاعتماد على تعدين الليثيوم الجديد، مما قد يُخفّض تكاليف الإنتاج ويُسرّع اعتماد تقنيات الطاقة النظيفة، ومن خلال تحويل مسؤولية السلامة إلى دافع للتعافي، ابتكر الباحثون عملية إعادة تدوير عملية وأساسية لبناء مستقبل طاقة أكثر استدامة.
الآثار المترتبة على مستقبل تخزين الطاقة
إن التطورات التي حققها فريق معهد ورسيستر للأبحاث في تكنولوجيا البطاريات وطرق إعادة تدويرها لها آثار بالغة الأهمية على مستقبل تخزين الطاقة، فمع تبسيط المادة المُشبعة بالحديد سيتم تصميم بطاريات الحالة الصلبة وتحسين أدائها، كما أصبح تطوير بطاريات أكثر أمانًا وعمرًا أطول في متناول اليد بشكل متزايد. ويمكن أن توفر هذه البطاريات بديلاً أكثر استقرارًا لبطاريات أيونات الليثيوم التقليدية، مما يقلل من خطر ارتفاع درجة الحرارة والحرائق، كما تُسهم أيضاً في الاقتصاد الدائري من خلال تمكين إعادة استخدام المواد القيّمة.
التحديات والتوجهات المستقبلية
رغم الإنجازات الواعدة التي حققها فريق معهد ورسيستر للتقنية، لا تزال هناك تحديات عديدة، منها أن قابلية توسيع نطاق المواد الجديدة وطرق إعادة التدوير أمر بالغ الأهمية لاعتمادها على نطاق واسع، ويلزم إجراء المزيد من البحث والتطوير لتحسين هذه العمليات للتطبيقات الصناعية.
وبينما يواصل الباحثون استكشاف إمكانيات مواد البطاريات المتقدمة وطرق إعادة التدوير المستدامة، يظل السؤال مطروحا: كيف ستؤثر هذه الابتكارات على مستقبل تخزين الطاقة والاستدامة على نطاق عالمي؟
