ستتمكن السيارات الكهربائية الآن من الانتقال من طاقة البطارية صفر إلى شحن بنسبة 80% بفضل الباحثين في جامعة واترلو الذين حققوا تقدمًا في تصميم بطارية ليثيوم أيون لتمكين هذا الشحن السريع للغاية. 15 دقيقة أسرع بكثير من معيار الصناعة الحالي الذي يبلغ حوالي ساعة، حتى في محطات الشحن السريع.
البطاريات المصنوعة باستخدام هذا التصميم الجديد قادرة أيضًا على تحمل المزيد من الشحنات – ما يصل إلى 800 دورة، وهو إنجاز غير ممكن مع بطاريات السيارات الكهربائية الحالية.
وقال إيفريك رانجوم، الأستاذ في قسم الهندسة الكيميائية: “نحن بحاجة إلى جعل المركبات الكهربائية ميسورة التكلفة ويمكن الوصول إليها، وليس فقط للأثرياء”. “إذا تمكنا من جعل البطاريات أصغر حجمًا، وشحنها بشكل أسرع، وتدوم لفترة أطول، فسنخفض التكلفة الإجمالية للسيارة. وهذا يجعل المركبات الكهربائية خيارًا قابلاً للتطبيق لعدد أكبر من الأشخاص، بما في ذلك أولئك الذين ليس لديهم محطات شحن منزلية أو الذين يعيشون في شقق. كما أنه سيزيد من قيمة المركبات الكهربائية المستعملة، مما يجعل وسائل النقل الكهربائية أكثر سهولة.”
سيساعد هذا التصميم الجديد السائقين على تجنب “القلق بشأن المدى” – القلق بشأن القيادة لمسافات طويلة دون الوصول إلى محطات الشحن. كما أنه سيعالج حاجزًا رئيسيًا آخر في السوق: موثوقية المركبات الكهربائية المستعملة. من خلال إظهار زيادة هائلة في قدرة أي بطارية على تحمل ما يصل إلى 800 عملية شحن، ستعالج هذه التقنية اللغز المحيط بحالة صحة البطارية بالنسبة للمشترين المستعملة.
معدات تجميع البطاريات الآلية
تحتوي كل بطارية على أنود وكاثود. يأتي هذا الإنجاز من تغيير تصميم الأنود، الذي يعتمد تقليديًا على الجرافيت. صمم فريق البحث طريقة لدمج جزيئات الجرافيت معًا، مما يحسن التوصيل الكهربائي. يسهل التغيير في بنية البطارية الحركة السريعة لأيونات الليثيوم دون المخاطر المعتادة المتمثلة في تدهور البطارية أو مخاطر السلامة المرتبطة بالشحن السريع.
إن التركيز على بنية الأنود مع الاستمرار في استخدام المواد التقليدية المستخدمة في بطاريات الليثيوم أيون يجعل دمج التكنولوجيا أسهل في عمليات تصنيع البطاريات الحالية.
“نحن لا نعيد اختراع العجلة فيما يتعلق بالمواد الموجودة في بطاريات الليثيوم أيون. نحن فقط نجد طريقة أفضل لترتيب الجزيئات وتوفير وظائف جديدة للروابط التي تجمعها معًا مثل الإلكترون الحديث وقال البروفيسور مايكل بوب، الرئيس المشارك لمركز أبحاث البطاريات والكيمياء الكهربائية في جامعة أوترلو في أونتاريو: “خصائص الأيونات ونقل الحرارة”. “يضمن هذا النهج أن تكون التكنولوجيا قابلة للتطوير وتنفيذها باستخدام خطوط الإنتاج الحالية، مما يوفر حلاً منخفض التكلفة لمصنعي البطاريات.”
وتتمثل الخطوة التالية لفريق البحث في تحسين عملية التصنيع والتأكد من أن التكنولوجيا جاهزة لاعتمادها على نطاق واسع في الصناعة. يقوم الفريق بتقييم الأداء في النماذج الأولية لقياس مدى اهتمام أصحاب المصلحة في الصناعة.
وقال رانجوم، الباحث الرئيسي في تحدي القوى العاملة في البطارية: “نحن نركز على ضمان أن هذا الحل ليس فعالاً فحسب، بل قابلاً للتطوير”. “من المهم أن يتم تنفيذه ضمن البنية التحتية الحالية لكل من محطات إنتاج البطاريات والشحن.”
ونشرت الدراسة في مجلة العلوم المتقدمة.
