طوّر فريق بحثي من جامعة هونغ كونغ الصينية تصميمًا جديدًا لبطاريات أيون الليثيوم قد يحدّ بشكل كبير من مخاطر اشتعالها، عبر تعديل بسيط في محلول الإلكتروليت المستخدم، دون الحاجة إلى تغييرات جذرية في خطوط التصنيع الحالية.
وتُعد بطاريات أيون الليثيوم عنصرًا أساسيًا في الأجهزة الإلكترونية الحديثة، من الهواتف الذكية إلى السيارات الكهربائية، إلا أنها قد تصبح غير مستقرة في حالات مثل الضرر المادي أو الشحن الزائد أو التعرّض لدرجات حرارة مرتفعة، ما قد يؤدي إلى ظاهرة خطيرة تُعرف بـ«الهروب الحراري» تتسبب في حرائق أو انفجارات.
ويعتمد الابتكار الجديد على إلكتروليت يحتوي على مذيبين بدلًا من واحد. فعند درجة حرارة الغرفة، يحافظ المذيب الأول على أداء البطارية واستقرارها، بينما يتدخل المذيب الثاني عند ارتفاع الحرارة ليُبطئ التفاعلات الكيميائية ويمنع الاشتعال.
وفي اختبارات مخبرية، أظهرت البطارية المزودة بالإلكتروليت الجديد ارتفاعًا في درجة الحرارة بلغ 3.5 درجات مئوية فقط بعد ثقبها بمسمار، مقارنة بارتفاع وصل إلى 555 درجة مئوية في بطارية تقليدية. كما احتفظت البطارية بأكثر من 80% من سعتها بعد 1000 دورة شحن، من دون تأثير سلبي على الأداء.
وقالت يو صن، الباحثة المشاركة في الدراسة، إن التحدي الأكبر في تطوير البطاريات يكمن في الموازنة بين الأداء والسلامة، مضيفة أن التصميم الجديد ينجح في كسر هذا التعارض من خلال مادة «حساسة للحرارة» توفر أداءً جيدًا واستقرارًا أعلى في الظروف القاسية.
من جانبه، أوضح يي-تشون لو، أحد مؤلفي الدراسة، أن استبدال الإلكتروليت السائل يمكن تنفيذه بسهولة في المصانع الحالية، مع زيادة طفيفة فقط في التكلفة، متوقعًا أن تصبح الأسعار متقاربة مع البطاريات الحالية عند الإنتاج على نطاق واسع.
ويأمل الباحثون طرح هذه التقنية تجاريًا خلال ثلاث إلى خمس سنوات، بعد استكمال الاختبارات اللازمة لتوسيع استخدامها في تطبيقات أكبر مثل السيارات الكهربائية. وقد لاقت الدراسة ترحيبًا من خبراء مستقلين، وصفوا الابتكار بأنه خطوة واعدة نحو بطاريات أكثر أمانًا وقابلية للاعتماد الواسع.