صنع بطاريّات “صوديوم-أيون” تدوم لمدّة طويلة

أصبحت بطاريات “الليثيوم-أيون- Lithium-ion batteries” عنصراً أساسياً في التكنولوجيا اليومية، ولكن هذه البطاريّات قد تنفجر في ظل ظروف معينة، كما أنّها ليست مثالية لتخزين الطاقة على مستوى الشبكة الكهربائيّة.
يمكن الاعتماد على بطاريات “الصوديوم-أيون- Sodium-ion batteries” كبديل أكثر أماناً وأقل تكلفة، إلّا أنّ الإصدارات الحالية لا تدوم بما فيه الكفاية كي يتمّ الاستفادة منها بشكل عملي. طوّر العلماء مؤخراً مادة المِصعد (Anode)، وهو المسرى الكهربائي الذي يمر من خلاله التيار الكهربائي ضمن جهاز كهربائي قطبي ذي أقطاب، بحيث تسمح هذه المادّة لبطاريات الصوديوم-أيون بأن تؤدّي عملها بقدرة عالية على مدى مئات الدورات وفقاً لتقرير تمّ نشره في مجلة “نانو” Nano التابعة للجمعيّة الكيميائيّة الأمريكيّة.
اعتبر العلماء بطاريات الصوديوم-أيون المصدر الأكثر أماناً والأقل تكلفة لتخزين الطاقة على مستوى الشبكة مقارنة ببطاريّات الليثيوم-أيون طوال السنوات الماضية، إلّا أنّ هذه البطاريّات لم تُظهر القدرة على العمل لمدّة طويلة حتّى الآن. يتشابه الليثيوم والصوديوم في خصائص كثيرة، إلّا أنّ أيونات الصوديوم أكبر بكثير من أيونات الليثيوم. يؤدي هذا الفرق إلى تلف مكوّنات البطارية الرئيسيّة بسرعة كبيرة. أراد كلّاً من “ميلين ليو” و”تشينغاو يانغ” وزملائهم إيجاد مادة مِصعد تجعل بطاريات الصوديوم-أيون تدوم لمدّة أطول.
طور الباحثون نهجا بسيطاً لتطوير مادة مِصعد عالية الأداء عن طريق وصل معدن يتكوّن أساساً من الإثميد Antimony مع “صفائح الغرافين والكبريت المتجانس” Aulfur-doped graphene sheets. يؤدي دمج المِصعد مع بطارية الصوديوم-أيون إلى زيادة قدرة أدائها بمقدار %83 خلال 900 دورة. يقول الباحثون بأن هذا هو أفضل أداء تمّ التوصّل إليه لبطارية الصوديوم-أيون مع المِصعد المعتمد على مادّة الإثميد. يحتاج فريق البحث إلى زيادة تصنيع البطارية مع الحفاظ على أدائها العالي لتسويق تجارتها مستقبلاً.
يتقدّم المؤلفون بالشكر لبرنامج فريق البحث الابتكاري والمشاريع الرياديّة في غوانغدونغ وهو مشروع بحوث المصلحة العامة وبناء القدرات في مقاطعة غوانغدونغ الصينيّة وبرنامج نهر اللؤلؤ (S&T Nova) في غوانزو وهي المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين ومؤسسة العلوم الطبيعية بمقاطعة غوانغدونغ و مؤسسة أبحاث ما بعد الدكتوراه للعلوم في الصين.