علماء يطورون بطاريات هاتف بميزات خارقة

تمكن علماء الجامعة الوطنية للبحث التكنولوجي الروسية، بتصنيع مادة نانوية جديدة تطيل عمر خدمة بطاريات أيون الليثيوم، المستخدمة في الأجهزة المنزلية والهواتف الذكية والسيارات الكهربائية.

يتم توفير دورة الشحن والتفريغ في مثل هذه البطاريات من خلال حركة أيونات الليثيوم بين قطبين، من القطب المشحون سالبًا إلى القطب المشحون موجبا.

وتنخفض سعة بطارية أيون الليثيوم بسبب مادة الجرافيت، لهذا السبب طور العلماء مادة جديدة يمكن أن توفر زيادة كبيرة في السعة وإطالة عمر البطارية، بحسب ما نشرته مجلة “Journal of Alloys and Compounds”.

ووفقا للعلماء، سترفع هذه المادة مقدرة البطارية بثلاث مرات مقارنة بالمتواجدة في السوق، كما ستزيد دورات الشحن والتفريغ في البطاريات الجديد بمقدار 5 مرات، وسيتم تحقيق ذلك عن طريق تفاعل الهيكل النانوي مع العناصر المكونة المستخدمة.

واستخدم العلماء طريقة التحلل الحراري “aerosol spray pyrolysis” للحصول على المادة النانوية، وقاموا بتحويل محلول مائي مع أيونات المعادن اللازمة إلى ضباب باستخدام الموجات فوق الصوتية، وتبخر الماء عند درجات حرارة تصل إلى 1200 درجة مئوية مع تحلل الأملاح المعدنية. وبالنتيجة حصل الباحثون على كرات بحجم الميكرون قادرة على العمل في نظام أيون الليثيوم.

الليثيوم هو عنصر كيميائي رمزه Li وعدده الذري 3. يقع الليثيوم في الجدول الدوري ضمن عناصر الدورة الثانية وفي المجموعة الأولى كأوّل الفلزّات القلويّة. الليثيوم النقي هو فلزّ ذو لون أبيض فضّي، وهو ليّن وخفيف، حيث أنّه الفلزّ الأقلّ كثافة بين العناصر الكيميائيّة الصلبة وذلك في الظروف القياسيّة من الضغط ودرجة الحرارة.

نتيجة النشاط الكيميائي الكبير لعنصر الليثيوم فهو لا يوجد في الطبيعة بصورته الحرّة، لذلك يحفظ عادةً ضمن وسط من زيت معدني. عند درجة حرارة الغرفة وفي وسط جاف تماماً يبقى الليثيوم لفترة طويلة نسبياً قبل أن يتحول إلى نتريد الليثيوم نتيجة تفاعله مع نيتروجين الهواء. وفي الوسط الرطب يتشكّل على سطح الليثيوم النقي طبقة رماديّة من هيدروكسيد الليثيوم. كغيره من الفلزّات القلويّة يتفاعل الليثيوم بعنف مع الماء.

يوجد الليثيوم بآثار قليلة على شكل أملاح في المياه المعدنيّة وكذلك في جسم الإنسان، مع ضرورة الإشارة إلى أنّه لا ينتمي إلى فئة المغذّيات الضروريّة الأساسيّة، إذ لا توجد له أهميّة حيويّة. بالمقابل، فإنّ لبعض أملاح الليثيوم مثل الكربونات أثر طبي وتستخدم ضمن العلاج بالليثيوم لاضطرابات عصبيّة نفسيّة مثل الهوس والاكتئاب والاضطراب ثنائي القطب. لليثيوم العديد من التطبيقات التقنيّة المهمّة، أشهرها دخوله في صناعة بطاريات الليثيوم المختلفة التي تستعمل لمرة واحدة بالإضافة إلى بطارية ليثيوم-أيون القابلة للشحن.