أصبحت بطاريات الليثيوم مصدرا أساسيا للطاقة لأجهزتنا الحديثة ، من الهواتف الذكية إلى السيارات الكهربائية. ومع ذلك ، بينما نتطلع إلى المستقبل ، هناك حاجة متزايدة لإيجاد بدائل لتكنولوجيا بطاريات الليثيوم أيون (Li-ion) السائدة. في هذه المقالة ، سوف نستكشف بعض البدائل الناشئة لبطاريات الليثيوم أيون وكيف تهدف إلى التغلب على قيودها.
قبل الغوص في البدائل ، دعونا نفهم كيف تعمل بطارية ليثيوم أيون. تتكون بطارية ليثيوم أيون القابلة لإعادة الشحن من قطب موجب يسمى الكاثود، وقطب سالب يسمى المصعد، ووسط إلكتروليت. عند تفريغ البطارية، تنتقل أيونات الليثيوم من المصعد إلى المهبط، مما ينتج عنه تدفق الإلكترونات التي تشغل أجهزتنا الإلكترونية. تنعكس العملية عند شحن البطارية.
ومع ذلك ، تأتي بطاريات الليثيوم أيون مع مجموعة من التحديات الخاصة بها. السلامة هي مصدر قلق ، لأن سوء التعامل يمكن أن يؤدي إلى حرائق أو حتى انفجارات بسبب الهروب الحراري. علاوة على ذلك ، فإن ندرة احتياطيات الليثيوم ، والتي غالبا ما تقع بعيدا عن مراكز التصنيع ، تمثل صعوبات في سلسلة التوريد. بالإضافة إلى ذلك ، فإن ممارسات التعدين التي ينطوي عليها استخراج الليثيوم والمعادن الأخرى لبطاريات الليثيوم أيون ضارة بالبيئة وتساهم في انبعاثات غازات الاحتباس الحراري. علاوة على ذلك ، تتحلل هذه البطاريات بمرور الوقت ، مما يؤدي إلى انخفاض السعة والعمر الافتراضي.
لمعالجة هذه القضايا ، كان الباحثون يستكشفون تقنيات البطاريات البديلة. أحد هذه البدائل هو بطاريات أيون الصوديوم ، التي تستخدم أيونات الصوديوم كحاملات شحنة بدلا من الليثيوم. من خلال استخدام الصوديوم ، يمكن تقليل موارد أكثر وفرة وتكاليف الإنتاج والتأثير البيئي. ومع ذلك ، تتمتع بطاريات أيون الصوديوم حاليا بكثافة طاقة أقل مقارنة ببطاريات الليثيوم أيون.
بديل واعد آخر هو بطاريات الليثيوم والكبريت (Li-S) ، والتي تستخدم الكبريت كمادة كاثودية بدلا من الكوبالت. توفر بطاريات Li-S كثافة طاقة أعلى وتكاليف إنتاج أقل ، لكنها تعاني من معدل تدهور سريع يتطلب مزيدا من البحث.
توفر بطاريات الحالة الصلبة بديلا أكثر أمانا لبطاريات الليثيوم أيون باستخدام إلكتروليت صلب غير عضوي بدلا من إلكتروليت سائل. توفر هذه البطاريات مخاطر أقل للحريق ، وسعة طاقة أعلى ، وأوقات شحن أسرع. تبدي الشركات الرائدة في تصنيع السيارات الكهربائية ، بما في ذلك هوندا وتويوتا ، اهتماما ببطاريات الحالة الصلبة وتخطط لدمجها في سياراتها في المستقبل القريب.
على الرغم من أنها ليست بطاريات من الناحية الفنية ، فقد اكتسبت خلايا وقود الهيدروجين الاهتمام كبديل للطاقة النظيفة. تولد هذه الخلايا الكهرباء عن طريق الجمع بين غاز الهيدروجين المخزن والأكسجين من الهواء ، وتنتج بخار الماء فقط كمنتج ثانوي. على الرغم من أن خلايا وقود الهيدروجين تأتي مع تحدياتها الخاصة ، إلا أنها توفر حلا مستداما وصديقا للبيئة.
في الختام ، بينما يواصل العالم سعيه وراء مصادر الطاقة المتجددة والمستدامة ، فإن تطوير بدائل بطاريات الليثيوم أيون أمر بالغ الأهمية. توفر بطاريات أيون الصوديوم وبطاريات الليثيوم والكبريت وبطاريات الحالة الصلبة وخلايا وقود الهيدروجين مزايا فريدة وحلولا محتملة لقيود بطاريات الليثيوم أيون. سيمهد البحث والتطوير المستمر في هذه المجالات الطريق لمستقبل تكنولوجيا بطاريات الليثيوم.
المصادر:
– سكوت سكريفنز / سلطة أندرويد
