كيف يمكن شحن بطاريات المركبات الكهربائية في 10 دقائق في الطقس البارد؟
طور علماء أمريكيون تقنية جديدة لبطارية ليثيوم-أيون للمركبات الكهربائية تتيح شحنًا سريعًا وأداءً متميزًا في درجات الحرارة المنخفضة، وهو ما يمثل خطوة كبيرة نحو تحسين كفاءة البطاريات في الظروف الجوية القاسية.
تقنية مبتكرة لشحن سريع في درجات حرارة منخفضة
تمكن فريق من الباحثين في جامعة ميتشيغان من تطوير بطارية ليثيوم-أيون يمكن شحنها بالكامل في 10 دقائق فقط حتى في درجات حرارة تصل إلى -10 درجات مئوية. هذه التقنية لا تتطلب تعديل كيمياء البطاريات أو تغيير عمليات الإنتاج الحالية، مما يجعلها جاهزة للتطبيق التجاري في المستقبل القريب عبر Arbor Battery Innovations في ولاية ميتشيغان.
التحديات التقليدية: شحن أبطأ في البرد
تعتمد البطاريات التقليدية على حركة أيونات الليثيوم بين الأقطاب من خلال إلكتروليت سائل، ولكن في درجات الحرارة المنخفضة، تصبح هذه الحركة بطيئة، مما يؤثر على سرعة الشحن. لحل هذه المشكلة، كانت الحلول التقليدية تشمل زيادة سمك الأقطاب، ولكن ذلك أدى أيضاً إلى تباطؤ في الشحن.
الحل الثوري: طلاء زجاجي لزيادة السرعة
لحل هذه المشكلة، ابتكر العلماء طلاءً زجاجيًا رقيقًا بسمك 20 نانومتر على سطح البطارية، يعرف باسم LBCO (Li₃BO₃-Li₂CO₃). هذا الطلاء يساهم في تحسين حركة الأيونات في درجات الحرارة المنخفضة، مما يسمح بالوصول إلى شحن سريع دون التأثير على الأداء.
نتائج مذهلة: أداء ممتاز في درجات حرارة منخفضة
أظهرت التجارب أن الأقطاب المعالجة باستخدام تقنية LBCO-HOLE حافظت على أكثر من 92% من سعتها بعد 100 دورة شحن في درجات حرارة منخفضة (-10 درجة مئوية)، بينما تراجعت سعة البطاريات غير المعالجة بشكل ملحوظ بعد أولى دورات الشحن السريع.
المستقبل الواعد للبطاريات السريعة
هذه التقنية تعد بنقلة نوعية في صناعة السيارات الكهربائية، خاصة في المناطق الباردة حيث كانت البطاريات التقليدية تعاني من ضعف الأداء. مع هذه الابتكارات، يمكن للسيارات الكهربائية أن تكون أكثر فعالية في جميع الظروف الجوية.
خاتمة: الابتكار في خدمة المستقبل
إذن، يعد هذا الابتكار خطوة هامة نحو تحسين أداء البطاريات في الطقس البارد، وقد يفتح آفاقًا جديدة للسيارات الكهربائية التي يمكن شحنها بسرعة في أي بيئة، مما يجعلها أكثر جذبًا للمستهلكين في جميع أنحاء العالم.
المصدر:
تم نشر هذا المقال بعنوان “Enabling 6C fast charging of Li-ion batteries at sub-zero temperatures via interface engineering and 3D architectures” في مجلة Joule ، للمزيد من التفاصيل حول البحث ونتائجه، يمكن الرجوع إلى المصدر الأصلي في الرابط من هنا.
