بطارية تشحن 70% من سعتها في دقيقتين

ntu-battery-e1414967041297

قام الباحثون في جامعة نان يانج التكنولوجية في سنغافورة بتطوير “آنود” جديداً لبطاريات الليثيوم الأيونية والتي تستطيع أن تشحن حوالي 70% من سعتها خلال دقيقتين فقط ويبقى هذا الشحن وقتاً طويلاً جداً يوازي عشرة آلاف دورة من شحن وتفريغ الشحنات.

هذا التقدم سوف يؤدي إلى إنتاج الكثير من بطاريات الليثيوم ما ستؤثر بالإيجاب على الإلكترونيات التي نستخدمها وصولاً إلى السيارات والمركبات الكهربائية.

بطاريات الليثيوم الأيونية شائعة بين الناس بسبب قدرتها على تخزين كميات كبيرة من الطاقة في بطارية خفيفة الوزن نسبياً وصغيرة الحجم، لكن المشكلة أنها تحتاج وقتاً طويلاً للشحن حيث أنها تعتمد على “آنود” مصنوع من الجرافيت، والذي لديه مشكلة في محدودية قدراته، فأيونات الليثيوم تحتاج لقطع مسافة أطول من اللازم كي تصل إليه، كما أن مساحة القطب المحدودة تبطئ التفاعلات اللازمة لشحن البطارية.

قام فريق من العلماء بقيادة البروفيسور تشن شياو دونغ بصنع “آنود” بطارية يستهدف حل هاتين المشكلتين بالذات في نفس الوقت، حيث قاموا بتبديل “آنود” الجرافيت بمادة من الجيل تحتوي على أنابيب نانوية طويلة مصنوعة من ثاني أكسيد التيتانيوم، ما ينتج بطارية تشحن بسرعة أكبر وفوق هذا عمرها أطول.

في بطاريات الليثيوم الأيونية المعتادة ينكمش قطب الجرافيت ويتمدد، هذا يسبب إجهاداً ميكانيكياً للبطارية مقصراً عمرها، ولذلك على الصعيد المقابل فإن بطاريات الليثيوم المعدلة مرشحة بقوة لأن تكون بطاريات طويلة العمر لأنها لا تنكمش وتتمدد خلال عملية الشحن.

كان تشن وزملاؤه قادرين على إنتاج أنابيب نانوية ثاني أكسيد التيتانيوم والتي وصل حجمها إلى 40 ميكروميتر، أكبر مرتين من الحجم السابق، وذلك بعملية بسيطة من المزج بهيدروكسيل الصوديوم والتقليب، ما جعل مركبات النانو هذه طويلة كفاية لصنع “آنود” البطارية.

تشكيل المواد إلى انابيب نانوية داخل الآنود سمح بتقليل المسافة التي تقطعها أيونات الليثيوم كي تنقل شحنتها، وأكثر من ذلك، فهي أيضاً لها مساحة سطح كبيرة جداً تبلغ حوالي 130 متر مربع لكل جرام (40,000 sq ft/oz) ما يسرّع التفاعلات الكيميائية والتي بدورها تسرّع الشحن بشكل ملحوظ.

وبسبب هذا وصلت هذه البطارية الجديدة إلى نتيجة قدرتها على شحن 70بالمئة من سعتها في دقيقتين فقط بتيار كهربي يبلغ 8.5 أمبير وهو ما يساوي أربع أضعاف شاحن الآي باد، لكن الباحثين يقولون إنها تحتاج لساعتين كي تشحن لآخرها، وتم تجريب هذه البطارية لـ 10 آلاف دورة من الشحن والتفريغ وهو ما يساوي عشر أضعاف أيونات بطارية الليثيوم الحالية.

تم إعطاء التصريح لهذه التكنولوجيا ببدء استخدامها في الإنتاج، ويتوقع البروفيسور شين أن يحدث هذا خلال السنتين القادمتين، كما يقول إن تكبير حجمها لن يكون مشكلة وسوف يحدث في غضون سنة، وسوف يحقق هذا تغييراً كبيراً في مجال الإلكترونيات.