استكشف تطورا رائدا في تكنولوجيا البطاريات حيث يقدم فريق بحث صيني إلكتروليت زجاجي غير عضوي لزج مرن ، يعالج التحديات التي تواجهها بطاريات الحالة الصلبة. يمكن لهذا الابتكار أن يحدث ثورة في الصناعات ، ويعزز السلامة وكثافة الطاقة.
مقدمة
حقق فريق بحثي بقيادة البروفيسور هو يونغ شنغ من معهد الفيزياء ، الأكاديمية الصينية للعلوم (IOP) ، طفرة كبيرة في مجال بطاريات الحالة الصلبة. تم نشر أبحاثهم على نوع جديد من إلكتروليت الزجاج غير العضوي اللزج المرن (VIGLAS) في مجلة “Nature Energy”.
لماذا تعتبر بطاريات الحالة الصلبة ثورية
غالبا ما يتم الترحيب ببطاريات الحالة الصلبة باعتبارها الجيل التالي من تكنولوجيا البطاريات التخريبية ، مما يوفر حلا واعدا لقضايا السلامة لبطاريات الليثيوم أيون السائلة التقليدية مع تحسين كثافة الطاقة بشكل كبير. هذا الإنجاز التكنولوجي لديه القدرة على إحداث ثورة في الصناعات الرئيسية ، بما في ذلك السيارات الكهربائية وتخزين الطاقة والأجهزة المحمولة.
التحديات التي تواجهها بطاريات الحالة الصلبة
ومع ذلك ، فإن التنفيذ العملي لبطاريات الحالة الصلبة يواجه العديد من التحديات الرئيسية المتعلقة باستقرار الواجهة وتكاليف التصنيع. على سبيل المثال ، تظهر بطاريات الحالة الصلبة ذات البوليمر العضوي استقرارا ميكانيكيا مثيرا للإعجاب في الواجهات ولكنها تقصر من حيث الاستقرار الكيميائي. هذا يحد من كثافة الطاقة ، ويرجع ذلك أساسا إلى مشاكل التوافق مع الكاثودات عالية الجهد.
من ناحية أخرى ، تعاني بطاريات الحالة الصلبة الكبريتيد غير العضوية القابلة للتطبيق تجاريا ، رغم أنها واعدة ، من عيب ارتفاع تكاليف التصنيع. بالإضافة إلى ذلك ، فإنها تتطلب التشغيل في ضغوط عالية للغاية ، وغالبا ما تصل إلى عدة عشرات من الأجواء ، مما يشكل تحديا كبيرا على طريق التسويق.
حل
لذلك ، يصبح العثور على مواد إلكتروليت جديدة يمكنها معالجة هذه المشكلات بشكل فعال أمرا بالغ الأهمية في تطوير تكنولوجيا بطاريات الحالة الصلبة.
في هذا البحث ، نجح الباحثون في تحويل الأملاح المنصهرة المتطورة في درجة حرارة الغرفة ، LiAlCl4 و NaAlCl4، في نظارات لزجة مرنة تسمى LiAlCl2.5O0.75 (LACO) و NaAlCl2.5 O0.75 (NACO) عن طريق إدخال ذرات الأكسجين بدلا من ذرات الكلور المعينة.
