في Down Under، يتم تحضير شيء مثير، وهو ليس فيلمًا آخر من أفلام Crocodile Dundee. يتباهى باحثون أستراليون بتحقيق قفزة كبيرة في عالم البطاريات، مما قد يغير قواعد اللعبة بالنسبة للسيارات الكهربائية والهواتف الذكية على حد سواء. اسم اللعبة المتغيرة؟ بطارية الليثيوم-الكبريت (Li-S).
تم تطوير تصميم بطارية Li-S الجديدة في جامعة موناش في ملبورن، وهو يوفر مجموعة رائعة من المزايا مقارنة ببطاريات الليثيوم أيون التقليدية التي نعرفها جميعًا (وأحيانًا نستبدلها على مضض). تتميز تقنية البطاريات الجديدة باحتوائها على طاقة هائلة تصل إلى خمسة أضعاف بينما توفر نصف التكلفة، وتبدو وكأنها الكأس المقدسة التي كان العالم يبحث عنها.
يدور جوهر هذا التقدم حول تقليل كمية الليثيوم المستخدمة وتعزيز عمر البطارية بشكل كبير. ولكن ليس فقط طول العمر المعزز هو ما يلفت الانتباه. لقد قدم هؤلاء المعالجون في Monash "أنود رقائق الليثيوم المطلي بالبوليمر النانوي"، والذي، بعبارات أبسط، هو تصميم جديد أنيق أسهل على المحفظة ويحزم المزيد من الطاقة.
تاريخيًا، كانت بطاريات Li-S تحتوي على بعض "الكيمياء غير المرغوب فيها". عندما قرر أنود الليثيوم وكاثودات الكبريت الاختلاط، أدى ذلك إلى ظهور التشعبات - وهي هياكل شبيهة بالأشجار - والتي من شأنها أن تؤدي إلى تدهور البطارية والكهارل. ونتيجة لذلك، قد تتوقف هذه البطاريات أحيانًا عن العمل بعد 50 دورة. وفي مخرج مثير إلى حد ما، في بعض الأحيان كانوا يقومون بتقصير الدائرة الكهربائية وإشعال النار في المنحل بالكهرباء القابل للاشتعال. يبدو وكأنه مسلسل درامي في باتري لاند، أليس كذلك؟ حسنًا، بطاريات الليثيوم أيون ليست بريئة أيضًا، حيث تشتعل فيها النيران أحيانًا.
ومع ذلك، فقد ابتكر الباحثون في جامعة موناش، بقيادة طالب الدكتوراه المتحمس ديكلان ماكنمارا، علاجًا لهذه المشكلات الميلودرامية. إن طلاء البوليمر الخاص بها، وهو أرق من ورقة من الورق ومليء بالثقوب الصغيرة (أقل من نانومتر)، يعمل كحارس من نوع ما. فهو يسمح لأيونات الليثيوم بالتجول بحرية بينما يعيق المواد الكيميائية المتطفلة الأخرى. وفقًا لماكنمارا، فإن هذا الطلاء لا يعمل فقط كسجان، بل يعمل أيضًا كنظام دعم، حيث يساعد الليثيوم في عمليات الشحن والتفريغ.
يوضح ماكنمارا: "إذا كنت تفكر في الليثيوم المعدني كمراهق يتمتع بطاقة لا حدود لها، فإن البطارية السيئة تؤدي إلى إهدار هذه الطاقة. ومع ذلك، إذا تم تسخيرها بشكل صحيح، يمكن أن تؤدي هذه الطاقة إلى أجهزة تخزين رائعة يسهل إنشاؤها. هذا الطلاء الجديد يجعلنا أقرب إلى تصنيع بطاريات Li-S الفعالة."
دعمًا لماكنمارا، يشير البروفيسور مايناك ماجومدر إلى أن الدراسة تضع مخططًا جديدًا لحماية معدن الليثيوم من التحلل السريع، والذي كان سابقًا كعب أخيل الذي يضرب به المثل في بطاريات Li-S. وفقًا للبروفيسور ماثيو هيل، وهو عضو آخر في مركز الأبحاث، يمكن أن تكون هذه البطاريات هي الشيء الكبير التالي لسوق متعطشة لحلول الطاقة المتقدمة، خاصة مع ارتفاع الطلب على السيارات الكهربائية والطائرات والإلكترونيات.
الآن، بينما تمتص بطارية Li-S الأضواء حاليًا، فمن الضروري أن نتذكر أن عالم البطاريات واسع جدًا. ويتنافس أيضًا متنافسون ناشئون آخرون، مثل أيون الزنك، وأيون الصوديوم، والهواء الحديدي، للحصول على شريحة من الكعكة، حريصين على تحدي حكم أيون الليثيوم طويل الأمد.
