حقق الباحثون في جامعة طوكيو مؤخرًا تقدمًا كبيرًا في تجاربهم من خلال تطوير نوع جديد من بطاريات الليثيوم أيون بنجاح يتميز بالقدرة على تحقيق شحن وتفريغ مستقر لحوالي 1,{2}} دورة دون استخدام الكوبالت . وقد نشرت هذه النتيجة في العدد الجديد من مجلة الطبيعة – التنمية المستدامة.
الكوبالت معدن نادر ذو سعر مرتفع وشكوك مثل التلوث البيئي. ونتيجة لذلك، ظل الباحثون منذ فترة طويلة يبحثون عن طرق لتقليل أو إزالة الطلب على الكوبالت في بطاريات الليثيوم أيون. حاليًا، إحدى مواد الكاثود الواعدة هي منجنات نيكل الليثيوم، والتي تتميز بجهد الخرج العالي والتكلفة المنخفضة والصداقة البيئية.
للتغلب على أوجه القصور في التقنيات الحالية، قام فريق بحث في جامعة طوكيو بتطوير إلكتروليت جديد. يمكن لهذا المنحل بالكهرباء الحفاظ على إمكانات التفاعل لكل من الأقطاب الكهربائية الإيجابية والسلبية لبطاريات منجنات نيكل الليثيوم ضمن نطاق لا يتجاوز الحد الأعلى لنافذة إمكانات الإلكتروليت. وفي الوقت نفسه، يمكن أيضًا تشكيل طبقة واقية قوية من أملاح الليثيوم على سطح القطب السالب، والتغلب على مشاكل مثل تجريد الطبقة الواقية من سطح القطب وتشقق القطب السالب الناتج عن التغيرات الكبيرة في الحجم في القطب السالب لأكسيد السيليكون الذي يصاحب الشحن والتفريغ.
نجح التصميم الجديد للفريق أيضًا في منع التفاعلات الجانبية الناجمة عن الإلكتروليت والأقطاب الكهربائية، مما مكّن بطارية الليثيوم أيون الخالية من الكوبالت من تحقيق كثافة طاقة تبلغ 1.6 مرة كثافة الطاقة الأصلية. ومن خلال التجارب نجحت هذه البطارية في تحقيق تشغيل مستقر على المستوى العملي، أي استقرار الشحن والتفريغ لحوالي 1000 دورة، وتحقيق نسبة سعة 80% مقارنة بالسعة الأولية. ويعد هذا الإنجاز إنجازا رئيسيا للباحثين في جامعة طوكيو الذين نجحوا في تطوير بطاريات ليثيوم أيون ذات كثافة طاقة عالية وتحقيق شحن وتفريغ مستقر دون استخدام الكوبالت.
هذا الحل الجديد لا يزيل حدود جهد التشغيل لبطاريات الليثيوم أيون فحسب، بل يوسع أيضًا اتجاه تطوير البطاريات في المستقبل. ومن المتوقع أن يؤدي هذا الاختراق المهم إلى تعزيز تطوير السيارات الكهربائية والمنتجات الإلكترونية وغيرها من المجالات، وتقليل الاعتماد على الموارد الشحيحة، والحد من التلوث البيئي. وفي المستقبل، نتطلع إلى التسويق المبكر لهذا النوع الجديد من بطاريات الليثيوم أيون.
[المصدر - شبكة تشانغجيانغ غير الحديدية].
