اختراق علمي في MIT قد يغيّر مستقبل شحن البطاريات الكهربائية

توصل فريق من الباحثين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) إلى اكتشاف علمي جديد قد يُحدث ثورة في عالم البطاريات، ويُمكّن من شحن السيارات والأجهزة الكهربائية بسرعة أكبر بكثير مما هو ممكن اليوم، وفقاً لصحيفة إندبندنت البريطانية.

ويركز الاكتشاف على التفاعل الأساسي داخل بطاريات أيونات الليثيوم، التي تُستخدم في تشغيل الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والسيارات الكهربائية. وتعتمد هذه البطاريات على حركة أيونات الليثيوم بين الأقطاب الكهربائية الصلبة أثناء الشحن والتفريغ، وهي عملية تتكرر آلاف المرات طوال عمر البطارية.

وأوضح الباحثون أن سرعة هذا التفاعل هي العامل الحاسم في سرعة الشحن وكفاءة الطاقة، لكن حتى الآن كان تطوير البطاريات يعتمد إلى حد كبير على التجربة والخطأ، حيث لم تكن النظريات القديمة قادرة على تفسير اختلاف النتائج بين المواد المختلفة.

وكشف الفريق أن التفاعل يعتمد على ما يُعرف بـ«نقل الأيونات والإلكترونات المقترنة»، أي أن حركة أيونات الليثيوم لا تتم بكفاءة إلا عند وجود إلكترونات في اللحظة نفسها.

وقال البروفسور مارتن بازانت، أستاذ الرياضيات في MIT:"نأمل أن يُتيح هذا الاكتشاف ضبط التفاعلات وتسريعها بشكل أدق، مما يفتح الطريق أمام شحن وتفريغ أسرع للبطاريات."

وتمكن الباحثون من اختبار نظريتهم على أكثر من 50 مادة مختلفة تُستخدم في البطاريات، وتبين أن النموذج الجديد لم يطابق البيانات الواقعية فحسب، بل كشف أيضاً عن طرق عملية لتسريع التفاعل.

وأشار الفريق إلى أن تعديل مكونات الإلكتروليت السائل داخل البطارية يمكن أن يحسّن من سرعة الشحن ويقلل من التآكل الذي يؤدي إلى تلف الخلايا بمرور الوقت.

وأكد البروفسور يانغ شاو هورن، أحد المشاركين في الدراسة، أن هذا العمل الجديد من شأنه أن يوحد الفهم العلمي ويمنح المصنعين «إطاراً نظرياً متيناً» لتصميم بطاريات أكثر كفاءة واستدامة دون الاعتماد على التجارب العشوائية المكلفة.