ابتكار فريد لتقليل فترة شحن بطاريات السيارات الكهربائية
Source: Noriyoshi Matsumi from JAIST
قام علماء من المعهد الياباني المتقدم للعلوم والتكنولوجيا (JAIST) مؤخرًا بابتكار طريقة جديدة لتصنيع الأنود من بوليمرات حيوية ستساهم في شحن بطاريات الليثيوم أيون في فترة قياسية ما يعزز فرص شحن البطاريات الخاصة بالسيارات الكهربائية.
و مع تزايد المخاوف من تغير المناخ يعمل الكثير من الباحثين حاليًا بالتركيز على تحسين تقنيات المركبات الكهربائية لجعلها بديلاً أكثر جاذبية مقارنة بالسيارات التقليدية. ولذلك يعد تحسين البطارية بالنسبة للمركبات الكهربائية قضية أساسية و محورية. و بالإضافة إلى السلامة والاستقلالية والمتانة ، يرغب كثير من الأشخاص في توفر خاصية سرعة الشحن. كونه حاليًا ، يستغرق إعادة شحن أحدث السيارات الكهربائية 40 دقيقة بينما يمكن إعادة شحن السيارات التي تعمل بالغاز في مدة لا تزيد عن خمس دقائق. فلهذا يعتقد كثير من الخبرا أنه يجب أن يكون وقت الشحن أقل من 15 دقيقة لتكون السيارات الكهربائية خيارًا أكثر قابلية للتطبيق و الانتشار.
و تتمثل إحدى طرق تقصير وقت الشحن في زيادة معدل انتشار أيونات الليثيوم ، والذي يمكن القيام به عن طريق زيادة مسافة الطبقة البينية في المواد القائمة على الكربون المستخدمة في أنود البطارية. بالإضافة إلى إدخال شوائب النيتروجين (و يشار إليها تقنيًا باسم منشطات النيتروجين) التي تساهم في تنشيط التفاعل. وعلى الرغم من ذلك كله لا توجد طريقة متاحة بسهولة للتحكم في مسافة الطبقة البينية أو لتركيز عنصر المنشطات وجميع البحث والتطوير يتمركز حول هذه النقطتين بشكل أٍساسي.
ولهذا قام علماء من المعهد الياباني المتقدم للعلوم والتكنولوجيا (JAIST) بابتكارطريقة جديدة لتصنيع الأنود من بوليمرات حيوية ستساهم في شحن بطاريات الليثيوم أيون في فترة قياسية. و تتمحور فكرتهم في طريقة بسيطة نسبيًا وسليمة بيئيًا وذات كفاءة عالية لإنتاج أنود قائم على الكربون يحتوي على نسبة عالية جدًا من النيتروجين. حيث أن المادة الأولية للأنود هي بولي (بنزيميدازول) ، وهو بوليمر حيوي يمكن تصنيعه من مواد خام ذات أصل بيولوجي. حيث تمكن الفريق من تحضير أنود كربون بمحتوى نيتروجين قياسي بنسبة 17 في المائة من إجمالي الوزن.
و لاختبار أداء الأنود المقترح ومقارنته بالجرافيت المستخدم بشكل شائع ، قام البحاثون ببنى نصف خلايا وخلايا كاملة ، وأجروا تجارب الشحن والتفريغ عليها. وكانت النتائج واعدة للغاية، حيث أثبتت مادة الأنود المقترحة أنها مناسبة للشحن السريع وذلك بفضل حركية الليثيوم أيون بشكل غير متوقع. و علاوة على ذلك ، أظهرت اختبارات المتانة أن البطاريات التي تحتوي على مادة الأنود المقترحة احتفظت بحوالي 90 في المائة من سعتها الأولية حتى بعد 3000 دورة شحن وتفريغ بمعدلات عالية ، وهو أكثر بكثير من السعة التي تحتفظ بها الخلايا القائمة على الجرافيت. الأمر الذي يرشح هذه المادة لتكون لاعب أساسي ومناسب للاستخدام في المركبات الكهربائية. ناهيك عن ميزة تنصنيع مادة الأنود المقترحة من البوليمر الحيوي والذي بدوره سيساهم في تقليل الاستهلاك العالمي للمعادن النادرة وتقليل الانبعاثات الكربونية.
لمطالعة البحث العلمي
