بطاريات خفيفة الوزن

بطاريات خفيفة الوزن

الهدف هو تقليل وزن البطاريات مع الحصول على طاقات خزنيه أعلى.

تهيمن بطاريات الليثيوم أيون lithium-ion batteries على سوق البطاريات التي يعاد شحنها والمتمثل بـ 27 بليون دولار بالسنة, وهناك دائما ضغط لفعل شيء ما لتحسينه, [خصوصا عن طريق استعمال تكنولوجيا النانونية Nanotechnology (تكنولوجيا الصغائر)] ليزيدوا من قدرة خزن طاقة بشكل أكبر وملحوظة في بطاريات الليثيوم أيون أو أن يخفضوا من وزنها بينما يبقون على طاقتها الحالية, فالنجاح بذلك يمكن أن يؤدي الكثير من الإيجابية والفائدة إلى الحواسيب النقالة الأخف وزنا و إلى السيارات الكهربائية مع عمر و مدى تشغيل أطول إلى حد كبير.

ففي البطاريات التقليدية التي يعاد شحنها، تخزن أيونات الليثيوم ذات الشحنات الموجبة في القطب موجب (الأنود) الذي يكون أساسه من الكاربون وتصب في القطب السالب (الكاثود) كالبطارية مفرغة.

فللكاربون وزن خفيف وتحمل كثير لعدد مرات الشحن والتفريغ, فهو يأخذ حوالي ستة ذرات كاربون للاحتفاظhold) ) بكل أيون لليثيوم, ومؤخرا عمل الباحثون على عمل الأقطاب الموجبة من السليكون البلوريCrystalline Silicon لأن كل ذرة سيلكون يمكن لها الاحتفاظ بأربعة ذرات ليثيوم، مما يعطيها الإمكانية لخزن طاقة الأكثر بكثير.

في عام 2007 عمل باحثون تحت قيادة يي كيو Yi Cui عالم مواد في جامعة ستانفورد Stanford University in Palo Alto في كاليفورنيا على ذلك, فصنعوا القطب الموجب من أسلاك نانونية من السيلكون البلوري Crystalline Silicon Nanowires الرقيقة والرفيعة جدا بما فيه الكفاية لانتفاخها وانكماشها مع أقل ضرر, فبذلك يمكن للبطاريات أن تخزن أكثر بـ 10 مرات الشحنة التي يمكن أن تشحنها البطارية التقليدية، لكن تبين بأنها تضعف بالشحن والتفريغ المتكرر, فالمشكلة هي أن تلك المادة البلورية سرعان ما تتحطم وتتكسر، وتنهار قدرتها على أن يعاد ويكرر شحنها,

أستبدل فريق كيو السيلكون الهش Fragile Silicon Nanowires بالكاربون نانو فايبرز Carbon Nanofibers , والذي سمية فيما بعد بالسليكون اللامتبلور Amorphous Silicon, أن الاستقرار المتأصل للباب الكاربون Carbon Cores سمح للباحثين لشحن السيلكون اللامتبلور بالكامل بأيونات الليثيوم.

[القوة الهجينة - الكاربون نانو فايبرز Carbon Nanofibers ( إلى جهة اليسار) كسي بالسيلكون ( إلى جهة اليمين) – استعملت المعالجة المعروف بتوديع البخار الكيميائي، لعمل الأقطاب الكهربائية الخفيفة والتي تخزن طاقة أكثر Hybrid power. Carbon nanofibers (left) are coated with silicon (right) using a process known as chemical vapor deposition, making for light electrodes that store more energy. ]

بينت الأقطاب الموجبة الجديد للسيلكون الكاربون الهجينة بأن لها ست مرات قدرة الشحن كأقطاب موجبة من الكاربون التقليدية.

ويرى كيو بأن هذا يمكن أن يسمح لشركات البطارية في النهاية لصنع بطاريات ذات وزن أكثر خفة ، والتي يمكن أن تكون أساس البطاريات للسيارات الكهربائية المستقبلية, والشركات يمكنها أيضا أن تبقي على وزن البطارية نفسه ولكن ستزيد من كمية طاقة التي يمكن أن تخزنها بمقدار 50 % وهذا شيء عملي ومرحب به.

** عن AAAS / Science في Friday, 14 August 2009

مهند الشيخلي .... muhannad alsheikhly