في ورقة بحثية جديدة كشف باحثون من جامعة تشالمرز في السويد عن إمكانية صنع بطارية هيكلية خفيفة الوزن بكفاءة أفضل 10 مرات من أنواع البطاريات الموجودة ويمكن أن تحدث ثورة في السيارات الكهربائية. كونها تتمتع بكثافة طاقة فريدة 24 (Wh kg−1)
يمكن لبطارية هيكلية جديدة تم إنشاؤها بواسطة علماء من جامعة تشالمرز للتكنولوجيا أن تؤدي أداءً أفضل ب10 مرات من جميع البطاريات الهيكلية الموجودة حاليا.
إن تخفيف وزن أنظمة تخزين الطاقة الكهربائية أمر مهم جدا لتلبية الإحتياجات المتزايدة باستمرار لتخزين الكهرباء واستخدامها في وسائل النقل و غيرها من السلع كالهواتف وأجهزة الكمبيوتر. تمثل البطاريات جزء لابأس به في كثير من الأجهزة دون أن تدخل في هيكل النظام الذي تستخدم فيه سواء كانت في السيارات الكهربائية أو الأجهزة الإلكترونية. فعلى سبيل المثال ، تزن بطارية طراز Tesla S (85 كيلو وات في الساعة) 25٪ من إجمالي وزن السيارة. فلذلك لكي تكون المركبات الكهربائية أكثر كفاءة يجب زيادة إجمالي تخزين الطاقة مع الحفاظ على وزن البطارية أو تقليله. ومن هنا يأتي أهمية استخدام تقنية دمج تخزين الطاقة الكهربائية في المواد الهيكلية للسيارة أو لوحدة النقل نفسها باستخدام مواد متعددة الوظائف وهذا مايسمى بالبطارية الهيكلية.
Yen Strandqvist/Chalmers University of Technology ©
تمثل البطاريات جزءًا كبيرًا من وزن المركبات في السيارات الكهربائية الحالية مما يشكل أحمال وفقد في الطاقة بسبب زيادة كتلة المركبة وهنا يأتي دور البطارية الهيكلية التي ستكون جزء من هيكل المركبة وكمصدر للطاقة أيضا. تحتوي البطارية الهيكلية على ألياف الكربون التي تعمل كموصل وإلكترون ومادة ناقلة في نفس الوقت. تُعرف هذه التقنية بإسم تخزين الطاقة “عديم الكتلة” لأن وزن البطارية يختفي أساسًا عندما يتضح أنها جزء من الهيكل. حيث يمكن تقليل وزن السيارة الكهربائية بشكل كبير بواسطة هذا النوع من البطاريات متعددة الوظائف.
في جامعة تشالمرز للتكنولوجيا بدأ تطوير البطاريات الهيكلية منذ عدة سنوات لهذا النوع من البطاريات خصوصا تلك المصنعة من ألياف الكربون. وبغض النظر عن كونها قوية وصلبة ، تتمتع البطاريات الهيكلية أيضًا بخواص ممتازة لتخزين الطاقة الكهربائية كيميائيًا. الجدير بالذكر أن لديها أداء متعدد الوظائف ب 10 مرات أكثر من الإصدارات السابقة من البطاريات الهيكلية. بالإضافة إلى ذلك ، تتمتع البطارية الجديدة بكثافة طاقة تبلغ 24 وات / كجم ، مما يعني زيادة سعة البطارية بنسبة 20٪ مقارنةً ببطاريات الليثيوم أيون المماثلة المتوفرة حاليًا.
ولكن نظرًا لأنه من الممكن تقليل وزن السيارة ، فستكون هناك حاجة إلى طاقة أقل لقيادة سيارة كهربائية كما أن كثافة الطاقة المنخفضة تؤدي أيضًا إلى رفع نسبة الأمان.
تتمتع بطارية الجيل القادم الهيكلية بإمكانيات رائعة تجعل من الممكن تمامًا تصنيع الهواتف الذكية أو أجهزة الكمبيوتر المحمولة أو الدراجات الكهربائية التي تزن نصف ما هي عليه اليوم وتكون أكثر إحكاما في غضون بضع سنوات.
رابط المقالة العلمية للمطالعة
A Structural Battery and its Multifunctional Performance
