دراسة حديثة تكشف خللًا في أنظمة حماية بطاريات الليثيوم

تُعد بطاريات الليثيوم-المعدنية من أفضل أنواع البطاريات لتخزين الطاقة، لا سيما في مجال السيارات الكهربائية والطائرات بدون طيار وتطبيقات الفضاء، فهي صغيرة الحجم لكنها قادرة على تخزين كمية كبيرة من الطاقة.

ومع ذلك، تواجه هذه البطاريات عدة تحديات تهدد كفاءتها وسلامتها، مثل محدودية السعة وارتفاع التكلفة، لكن الأخطر هو نمو هياكل معدنية دقيقة تشبه الإبر داخل البطارية، تُعرف باسم "الدندريتات".

تنمو هذه الهياكل بشكل عشوائي داخل البطارية، مما قد يتسبب في حدوث دوائر كهربائية قصيرة تؤدي إلى تلف البطارية أو اشتعالها.

ولحل هذه المشكلة، يعتمد العلماء عادةً على مواد خاصة تسمى "الإلكتروليتات الصلبة" التي تمنع نمو هذه الهياكل الخطيرة.

غير أن دراسة حديثة كشفت عن مفاجأة غير متوقعة، حيث وجد باحثون من جامعة ميونيخ التقنية بألمانيا أن هذه الهياكل المعدنية يمكن أن تنمو حتى داخل المادة المصممة أصلاً لمنعها، وبالتالي تجعل المادة فاقدة لفعاليتها.

وللتأكد من ذلك، استخدم الباحثون تقنية دقيقة جداً تعتمد على الأشعة السينية، مكنتهم من رؤية التغيرات الداخلية في البطارية أثناء عملها، باستخدام حزمة أشعة أدق من شعرة الإنسان بمئة مرة.

أهمية الدراسية

بدوره، يشرح الباحث فابيان أبفلبك: "الإلكتروليت هو مادة تنقل الشحنات الكهربائية داخل البطارية. النوع البوليمري منه أكثر أمانًا، لكن اكتشفنا أنه ليس حلاً كاملاً كما كنا نعتقد".

كما يوضح البروفيسور بيتر مولر-بوشباوم عن أهمية الدراسة قائلا: "كنا نعتقد أن هذه الهياكل تنمو فقط عند نقاط اتصال الأجزاء الداخلية للبطارية، لكننا فوجئنا باكتشافها في أماكن أبعد. هذا الاكتشاف يساعدنا على تطوير مواد أفضل تمنع تكون هذه البلورات من الأساس".