مادة جديدة تُحدث ثورة في موصليّة الأيونات.. هذه بطاريات المستقبل

تعتبر بطاريات الحالة الصلبة بمثابة نقلة نوعية في مستقبل تخزين الطاقة، فهي قادرة على تخزين طاقة أكبر، كما أنها أكثر أمانا لأنها لا تعتمد على مواد قابلة للاشتعال مثل بطاريات أيونات الليثيوم الحالية.

وحقق باحثون في جامعة ميونخ التقنية (TUM) ومركز أبحاث الطاقة في جامعة ميونخ التقنية (TUMint.Energy Research) إنجازا كبيرا قد يُقرّبنا من هذا المستقبل، بحسب تقرير للجامعة في موقع "سايتك ديلي".

وذكر التقرير أن الباحثون ابتكروا مادة جديدة مصنوعة من الليثيوم والأنتيمون وكمية صغيرة من السكانديوم، تسمح هذه المادة لأيونات الليثيوم بالتحرك أسرع بنسبة تزيد عن 30 بالمئة من أي بديل معروف، وهذا يعني موصلية قياسية، مما قد يؤدي إلى شحن أسرع وبطاريات أكثر كفاءة.

واكتشف الفريق بقيادة البروفيسور توماس فاسلر، أن استبدال بعض ذرات الليثيوم بذرات سكانديوم يُغير بنية المادة، وهذا يُنشئ فجوات محددة، تُسمى الفراغات، في الشبكة البلورية للمادة الموصلة، حيث تُساعد هذه الفجوات أيونات الليثيوم على التحرك بسهولة وسرعة أكبر، مما يُحقق رقما قياسيا عالميا جديدا في موصلية الأيونات.

تحديات القياس والتحقق
بما أن الموصلية المقاسة تجاوزت بكثير موصلية المواد الحالية، تعاون الفريق مع رئيس قسم الكيمياء الكهربائية التقنية، البروفيسور هوبرت غاستيغر، في جامعة ميونيخ التقنية (TUM) لتأكيد النتيجة. وعلّق المؤلف المشارك توبياس كوتش، الذي أجرى اختبارات التحقق، قائلا: "نظرا لأن المادة موصلة للكهرباء أيضا، فقد مثّلت تحديا خاصا، واضطررنا إلى تكييف أساليب القياس لدينا وفقا لذلك".

ويرى فاسلر إمكانات كبيرة للمادة الجديدة: "تمثل نتيجتنا حاليا تقدما ملحوظا في مجال البحوث الأساسية. فمن خلال دمج كميات صغيرة من السكانديوم، اكتشفنا مبدأ جديدا قد يُثبت أنه نموذج أولي لتركيبات عناصر أخرى.

وأوضح التقرير، انه بينما لا تزال هناك حاجة إلى العديد من الاختبارات قبل استخدام المادة في خلايا البطاريات، فإننا متفائلون. فالمواد التي تنقل الأيونات والإلكترونات مناسبة بشكل خاص كمواد مضافة في الأقطاب الكهربائية. ونظرا للتطبيقات العملية الواعدة، فقد سجلنا بالفعل براءة اختراع لتطويرنا". بالإضافة إلى موصليتها السريعة، تتميز المادة أيضا بثبات حراري، ويمكن إنتاجها باستخدام طرق كيميائية راسخة.

حتى أن الباحثين اكتشفوا فئة جديدة كليا من المواد من خلال عملهم، كما يؤكد جينغوين جيانغ، الباحث الرئيسي في مركز أبحاث الطاقة بجامعة تورنتو للتكنولوجيا، قائلا: "يتكون تركيبنا من الليثيوم والأنتيمون، ولكن يُمكن تطبيق المفهوم نفسه بسهولة على أنظمة الليثيوم والفوسفور. في حين اعتمد حامل الرقم القياسي السابق على الليثيوم والكبريت وتطلب خمسة عناصر إضافية للتحسين، فإننا نحتاج فقط إلى سكانديوم كمكون إضافي. نعتقد أن اكتشافنا قد يكون له آثار أوسع نطاقا في تحسين الموصلية في مجموعة واسعة من المواد الأخرى".

المصدر: عربي21