أصبحت بطاريات الليثيوم أيون جزءا لا يتجزأ من حياتنا اليومية ، حيث تعمل على تشغيل أجهزة مختلفة من الهواتف الذكية إلى السيارات الكهربائية. ومع ذلك ، تأتي هذه البطاريات مع مجموعة المشاكل الخاصة بها. من مخاوف السلامة إلى قضايا الاستدامة ، يستكشف الباحثون وشركات التكنولوجيا بنشاط بدائل لبطاريات الليثيوم أيون.
يتضمن المبدأ الأساسي لبطارية الليثيوم أيون حركة أيونات الليثيوم المشحونة إيجابيا من الأنود إلى الكاثود أثناء التفريغ ، والعكس صحيح أثناء الشحن. على الرغم من أن هذه الدورة تسمح بمئات عمليات إعادة الشحن ، إلا أن التكنولوجيا بعيدة عن الكمال.
أحد المخاوف الكبيرة مع بطاريات الليثيوم أيون هو السلامة. يمكن أن تكون عرضة للاشتعال أو الانفجار بسبب الهروب الحراري ، وهو تفاعل متسلسل ناتج عن الشحن الزائد أو الدوائر القصيرة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الليثيوم ، المكون الأساسي لهذه البطاريات ، شديد التفاعل وقابل للاشتعال.
عيب آخر هو ندرة الليثيوم. تقع معظم احتياطيات الليثيوم بعيدا عن مراكز التصنيع ، ولم يتم تأسيس ممارسات التعدين الأخلاقية في هذه المناطق. علاوة على ذلك ، ينطوي إنتاج بطاريات الليثيوم أيون على ممارسات تعدين مدمرة للبيئة ويساهم في انبعاثات غازات الاحتباس الحراري.
المتانة هي قضية أخرى. بطاريات الهواتف الذكية ، على سبيل المثال ، تتحلل بمرور الوقت ولها عمر محدود يتراوح بين 800 و 1 دورة شحن تقريبا. تقلل الضغوط المختلفة من قدرة البطارية على الاحتفاظ بالشحن ، مما يؤدي في النهاية إلى تدهورها.
استجابة لهذه التحديات ، يستكشف الباحثون وشركات التكنولوجيا تقنيات البطاريات البديلة. فيما يلي بعض البدائل الواعدة:
1. بطاريات أيون الصوديوم: تستبدل بطاريات أيون الصوديوم أيونات الليثيوم بأيونات الصوديوم كحاملات شحن. الصوديوم أكثر وفرة من الليثيوم ، مما يجعل استخراجه أسهل وأقل تكلفة. ومع ذلك ، فإن بطاريات أيون الصوديوم لديها كثافة طاقة أقل ، مما قد يؤدي إلى تقليل نطاق السيارات الكهربائية وأوقات تشغيل أقصر للهواتف الذكية.
2. بطاريات الليثيوم والكبريت: تستخدم بطاريات الليثيوم والكبريت الكبريت كمادة الكاثود بدلا من الكوبالت ، وهو أمر يصعب الحصول عليه. يوفر هذا البديل كثافة طاقة أعلى وتكاليف إنتاج أقل. ومع ذلك ، لا يزال معدل التدهور السريع لبطاريات الليثيوم والكبريت بحاجة إلى معالجة للاستخدام على نطاق واسع.
3. بطاريات الحالة الصلبة: تستخدم بطاريات الحالة الصلبة إلكتروليت صلب غير عضوي بدلا من إلكتروليت سائل. هذا يقلل من خطر الاشتعال ويسمح بسعة تخزين طاقة أعلى وأوقات شحن أسرع. أبدى مصنعو السيارات الكهربائية اهتماما بهذه التكنولوجيا ، مع خطط لدمج بطاريات الحالة الصلبة في المستقبل القريب.
4. خلايا وقود الهيدروجين: على الرغم من أنها غير قابلة لإعادة الشحن مثل بطاريات الليثيوم أيون ، فقد اكتسبت خلايا وقود الهيدروجين قوة دفع كبديل للطاقة النظيفة. تنتج هذه الخلايا الكهرباء وبخار الماء عندما يتحد غاز الهيدروجين مع الأكسجين في الهواء. ومع ذلك ، لا تزال هناك تحديات يجب التغلب عليها ، لا سيما فيما يتعلق بالبنية التحتية والتخزين لاعتمادها على نطاق واسع.
مع استمرار تقدم التكنولوجيا ، تحمل هذه البدائل وعدا كبيرا للتغلب على قيود بطاريات الليثيوم أيون. ومن الضروري إجراء المزيد من البحث والتطوير لتحسين أدائها ومتانتها وجدواها التجارية.
المصادر:
– سكوت سكريفنز / سلطة
أندرويد – ليلي كاتز / سلطة
أندرويد – أندرو روبرتس / أنسبلاش
