أعلن فريق بحثي من KAIST عن تقدم مهم قد يمهد الطريق لشحن السيارات الكهربائية بشكل أسرع وأكثر أمانًا، بعد عقود من التحديات التقنية المرتبطة بطاريات الليثيوم المعدنية. فالمشكلة الأساسية التي أعاقت تطويرها كانت التشعبات البلورية التي تنمو داخل البطارية أثناء الشحن السريع وتؤدي إلى تقصير عمر البطارية وربما ماسكها كهربائيًا أو مخاطر حرائق، مما أبقى التقنية حبيسة المختبرات لسنوات.
حلُّ أكبر عقبة في بطاريات الليثيوم المعدنية
نجح الفريق في تطوير طلاء ذكي ذاتي التكيف يساعد على منع تشكل هذه التشعبات ويحافظ على استقرار حركة أيونات الليثيوم حتى تحت تيارات شحن عالية جدًا. وهذا الطلاء يوفر حماية ميكانيكية وكهربية في بنية البطارية، مما يقلل مخاطر التدهور السريع ويزيد من موثوقية الأداء عند الشحن العالي.
طبقة ذكية تنظّم حركة الأيونات
أضاف الباحثون مادة الثيوفين إلى محلول الإلكتروليت داخل البطارية، ما أدى إلى تكوين طبقة واقية مرنة إلكترونيًا تتفاعل ديناميًا مع حركة أيونات الليثيوم وتعيد توزيع الشحنات بشكل فوري وتخلق مسارات مستقرة لتدفق الأيونات. يشبهون هذه العملية بنظام مرور ذكي يغير المسارات تلقائيًا لتفادي الازدحام، فتمكنت البطارية من الشحن بثبات عند تيارات تتجاوز 8 مللي أمبير لكل سنتيمتر مربع، وهو معدل أعلى من معايير الشحن السريع التقليدية.
اختبارات عملية تؤكد النجاح
لم يقتصر العمل على المحاكاة، بل استخدم الفريق مجهر القوة الذرية لمراقبة سلوك الليثيوم أثناء الشحن الفعلي، فظهر أن ترسب الليثيوم وإزالته يتمان بشكل منتظم ومتوازن حتى تحت ظروف طاقة مرتفعة، ما يعزز موثوقية البطارية في الاستخدام الواقعي. كما أن التقنية المتوافقة مع كاثودات شائعة مثل فوسفات الحديد الليثيوم (LFP) وأكسيد النيكل كوبالت منجنيت (NMC)، ما يعني إمكانية دمجها في خطوط إنتاج البطاريات الحالية دون إعادة تصميم كاملة.
ماذا يعني ذلك لمستقبل السيارات الكهربائية؟
إذا نجحت هذه التقنية في الانتقال من المختبر إلى التصنيع التجاري على نطاق واسع، فقد يظهر جيل جديد من السيارات الكهربائية فائقة المدى التي تشحن في زمن قريب من زمن تعبئة الوقود التقليدي. كما يمكن أن تستفيد تطبيقات أخرى مثل النقل الجوي الحضري وأنظمة تخزين الطاقة الضخمة من هذه القفزة في سرعة الشحن وكثافة الطاقة. وتتجه الخطوة القادمة إلى توسيع الإنتاج الصناعي لتحديد موعد عملي لإجراء شحن كامل في نحو 12 دقيقة داخل محطات الشحن العامة.