تقنية جديدة تجعل السيارات الكهربائية تقطع أكثر من 1000 كم بشحنة واحدة
توصل باحثون إلى تقنية جديدة تمكن السيارات الكهربائية المستقبلية أن تقطع مسافة تزيد على 1000 كلم بشحنة واحدة.
وقد تسافر السيارات الكهربائية قريبًا لمسافات أبعد من أي وقت مضى بشحنة واحدة بفضل التقنية التي تعتمد على مادة هلامية تعزز من عمر البطاريات، إذ كشف الباحثون طريقة لتعزيز كثافة طاقة بطاريات الليثيوم أيون بنسبة مثيرة للإعجاب تصل إلى 40%، وذلك باستخدام جزيئات السيليكون الصغيرة المقترنة بإلكتروليت هلامي جديد.
ويعمل السيليكون صغير الحجم بشكل تآزري مع الجل لتخفيف ضغوط التمدد؛ ما يخلق بطارية متينة وعالية الأداء يمكنها منح المركبات الكهربائية نطاقًا يزيد على 1000 كيلومتر، بينما يبلغ المدى الأقصى للمركبات الكهربائية اليوم نحو 480 كلم في المتوسط. وحتى السيارة الكهربائية الأطول مدى، لوسيد ينفد شحنها بعد نحو 800 كلم.
تحسن ملحوظ في طاقة البطارية
وتم استكشاف السيليكون على نطاق واسع في بطاريات الليثيوم أيون لأنه يمكن أن يحمل ما يصل إلى 10 أضعاف عدد أيونات أكبر. ولكن السيليكون يتمدد بما يصل إلى ثلاثة أضعاف حجمه عند تلقي الشحن؛ ما قد يؤدي إلى تلف البطارية.
ولمنع حصول ذلك، يمكن للسيليكون بحجم نانومتر أن يخفف من هذه المشكلة، لكن مثل هذا النظام يتطلب عملية إنتاج معقدة ومكلفة.
ووجد الباحثون طريقة لدمج السيليكون في البطاريات مع إبطال ميله المدمر للتوسع؛ ما يعني أن السيارات الكهربائية المستقبلية يمكن أن تستخدم هذه التكنولوجيا للذهاب إلى مسافات أبعد بشحنة واحدة.
واختار العلماء جزيئات السيليكون ذات الحجم الميكرومتري المرتبطة بجل مرن يعمل على تشتيت الضغط الداخلي الناجم عن توسيع أنود السيليكون؛ ما يمنع تدهور البطارية دون المساس بالتوصيلات.
وبما أن الجزيئات ذات الحجم الميكرومتري أكبر 1000 مرة من مثيلاتها بالنانومتر، فإن نظام البطارية الجديد هذا يمهد الطريق للبطاريات ذات السعة العالية والمستقرة دون الحاجة إلى إنتاج مكلف لأنه يمكن تنفيذها بسهولة في خطوط إنتاج البطاريات الحالية، مع تحسن بنسبة 40٪ في كثافة طاقة البطارية. وينبغي أن يؤدي هذا إلى إنتاج بطاريات ليثيوم أيون ذات عمر أطول.
عمر أطول
في الاستخدام الفعلي، قد يعني ذلك عمرًا أطول للبطارية للأجهزة الاستهلاكية، في حين يمكن أن يصل نطاق بطاريات السيارات الكهربائية إلى أكثر من 1000 كلم بشحنة واحدة.
وبالمقارنة مع جزيئات السيليكون بمقياس نانومتر، قال الباحثون أيضًا إن نظام جسيمات السيليكون بمقياس ميكرومتر يمكن أن يكون أكثر فاعلية من حيث التكلفة ويتناسب مع أساليب الإنتاج الحالية على الفور تقريبًا.
وتعتبر هذه السمة حيوية لمواكبة التطور السريع لصناعة السيارات. ويمثل ظهور تكنولوجيا بطاريات هلام السيليكون خطوة بالغة الأهمية في الاتجاه الصحيح، ما قد يحول السيارات الكهربائية إلى معيار للنقل المستدام ويؤدي إلى ظهور عصر تصبح فيه القيادة لمسافات طويلة دون انبعاثات أمرًا شائعًا.
تقنيات مشابهة
وفي السعي الحثيث للحصول على حلول طاقة أكثر كفاءة للمركبات الكهربائية، يتم تسليط الضوء أيضًا على التقنيات الناشئة الأخرى، مثل بطاريات الحالة الصلبة التي تدعم الشحن الأسرع وطول العمر.
وتعمل هذه الخطوات الكبيرة في مجال ابتكار البطاريات على الارتقاء بصناعة السيارات الكهربائية إلى مستويات غير مسبوقة، والتغلب على العقبات القائمة وفتح مجموعة من الفرص الجديدة.
