أكتشاف كندي يمكن أن يساعد على بقاء بطاريات الأجهزة المحمولة وبطاريات السيارات لفترة أطول

كندا لايف – يمكن أن يساعد اكتشاف في مختبر كندي طريقة بإطالة عمر بطاريات الكمبيوتر المحمول والهواتف والسيارات الكهربائية.

 

وفقًا لعلماء من جامعة Dalhousie في هاليفاكس، قد يكون الشريط اللاصق الشائع في البطاريات هو السبب في أن العديد من الأجهزة تفقد بعض طاقتها أثناء إيقاف تشغيلها أو عدم استخدامها، وهي ظاهرة تُعرف باسم التفريغ الذاتي.

 

قال مايكل ميتزجر، الأستاذ المساعد في قسم الفيزياء وعلوم الغلاف الجوي بجامعة دالهوزي في بيان صحفي:

“في مختبرنا، نقوم بالعديد من التجارب المعقدة للغاية لتحسين البطاريات، لكننا اكتشفنا هذه المرة شيئًا بسيطًا للغاية، يوجد في خلايا البطاريات التجارية شريط – مثل شريط سكوتش – يثبت الأقطاب الكهربائية معًا وهناك تحلل كيميائي لهذا الشريط، مما يؤدي إلى تكوين جزيء يؤدي إلى التفريغ الذاتي.”

 

الحل بسيط أيضًا، كما يقول ميتزجر: استبدل شريط إيثيلين تيريفثاليت، أو PET، وهو شريط بلاستيكي شائع الاستخدام داخل البطاريات بشيء أكثر متانة وثباتًا.

 

وتابع ميتزجر: “إنه اكتشاف ذو صلة تجارية، إنه شيء صغير ولكنه يمكن أن يساعد بالتأكيد في تحسين خلايا البطارية”

 

يحاول ميتزجر وفريقه فهم سبب تميل خلايا بطارية الليثيوم أيون في الأجهزة غير النشطة إلى فقدان بعض قوتها وتفريغها الذاتي، وهو الأمر الذي لطالما أحبط المستهلكين والمصنعين على حد سواء.

 

أوضح ميتزجر في بيان مشترك مع طالب الدراسات العليا آنو أدامسون: “كل مصنع لخلايا أيونات الليثيوم في العالم يريد أن يجعل التفريغ الذاتي أصغر ما يمكن، يوجد في كل بطارية معدل صغير من التفريغ الذاتي الذي يؤدي إلى استنزاف البطارية ببطء. وهذا أمر غير مريح للغاية للمستخدمين وصداع كبير للصناعة”

 

يتم فصل الأقطاب الكهربائية التي تشغل البطاريات بمحلول إلكتروليت يكون عادةً أحد أشكال الليثيوم. بعد تعريض العديد من خلايا البطارية لدرجات حرارة مختلفة، تفاجأ الباحثون برؤية أن محلول الإلكتروليت قد تحول إلى اللون الأحمر الفاتح في حين أنه من المفترض أن يكون واضحًا في المعتاد، وهو أمر لم يسبق لهم رؤيته من قبل. تم الاكتشاف بواسطة أدامسون وطالبين آخرين.

 

أظهر التحليل الكيميائي لمحلول الإلكتروليت الأحمر أنه في درجات الحرارة المرتفعة، تم إنشاء جزيء جديد داخل البطارية من خلال تحلل الشريط اللاصق PET الشائع، والذي يستخدم غالبًا لتثبيت المكونات معًا داخل البطاريات. قوي وخفيف الوزن، وكثيرا ما يستخدم PET للتعبئة البلاستيكية وزجاجات المشروبات وألياف الملابس وأكثر من ذلك.

 

أدرك الباحثون أن الجزيء الأحمر، ثنائي ميثيل تيريفثاليت، كان يعمل كمكوك الأكسدة والاختزال، مما يعني أنه يمكنه نقل الإلكترونات بين الأقطاب الموجبة والسالبة للبطارية، مما يؤدي إلى تفريغ ذاتي واستنفاد للطاقة حتى في حالة عدم استخدام البطارية. من الناحية المثالية، يجب ألا يحدث نقل الإلكترونات داخل البطارية إلا عند تشغيل الجهاز.

 

وأضاف ميتزجر في بيان صحفي: “إنه أمر بسيط للغاية – إنه موجود في كل زجاجة بلاستيكية ولم يكن أحد يعتقد أن هذا له تأثير كبير على كيفية تحلل خلايا الليثيوم أيون، إنه شيء لم نتوقعه أبدًا لأن لا أحد ينظر إلى هذه المكونات غير النشطة، هذه الأشرطة والرقائق البلاستيكية في خلية البطارية، لكن يجب حقًا التفكير فيها إذا كنت تريد الحد من التفاعلات الجانبية في خلية البطارية.”

 

تم تحديد النتائج في زوج من الدراسات التي نشرت في 20 يناير و 23 يناير في مجلة مراجعة النظراء لجمعية الكهروكيميائية. يقوم الباحثون الآن باختبار بدائل شريط PET.

 

قال ميتزجر وأدامسون “نظرًا لأن PET في الشريط هو السبب في إنشاء مكوك الأكسدة والاختزال، فإننا بحاجة إلى استبداله ببوليمر أكثر ثباتًا ولا يتحلل في الكيمياء القاسية لبطارية ليثيوم أيون.

حتى الآن، تبدو النتائج واعدة للغاية، ونخطط لنشر ورقة بحثية جديدة حول البوليمرات المحسّنة لأشرطة بطارية ليثيوم أيون قريبًا”

 

وفقًا للباحثين، اجتذب عملهم اهتمام “بعض أكبر شركات أجهزة الكمبيوتر في العالم ومصنعي السيارات الكهربائية” الذين يتوقون إلى تقليل التفريغ الذاتي وتحسين أداء البطارية.

 

وقال ميتزجر: “قمنا بزيارة بعض هذه الشركات وهم يخططون لتطبيق بوليمرات أكثر استقرارًا في خلايا البطاريات الخاصة بهم”.

شارك الخبر على مواقع التواصل الاجتماعي 👇🏻