طور باحثون صينيون بطارية صوديوم ثورية تتميز بقدرتها على منع ظاهرة الانهيار الحراري، أحد أخطر أشكال فشل البطاريات، من خلال تكوين ما يسمى بـ"جدار حماية ذكي" داخل الخلية.
وقاد فريق البحث من الأكاديمية الصينية للعلوم البروفيسور Yong-Sheng Hu من معهد الفيزياء، والمتخصص في المواد المتقدمة لبطاريات الصوديوم والليثيوم، لتطوير إلكتروليت غير قابل للاشتعال وذاتي الحماية يعمل على منع الانهيار الحراري داخل البطارية.
ويحدث الانهيار الحراري عندما تتجاوز حرارة البطارية قدرة التبريد، ما يؤدي إلى ارتفاع درجات الحرارة بسرعة تفوق 20 درجة مئوية في الدقيقة، ما قد يسبب انبعاث الغازات أو الحرائق أو الانفجارات.
تعتمد التقنية الجديدة على إلكتروليت قابل للبلمرة يتحول إلى طبقة صلبة داخلية عند وصول درجة الحرارة إلى 150 درجة مئوية، ما يخلق حاجزاً يمنع انتقال الحرارة ويوقف تفاعل السلسلة قبل أن يتحول إلى فشل كارثي. ببساطة، تبني البطارية جدار حماية داخلي عند الحاجة القصوى.
وأظهرت الاختبارات على خلية أسطوانية بسعة 3.5 أمبير-ساعة قدرة البطارية على مقاومة الانهيار الحراري تماماً، حتى عند اختبارات اختراق المسامير، وظلت مستقرة عند درجات حرارة تصل إلى 300 درجة مئوية، دون دخان أو حريق أو انفجار.
وأكد الباحثون أن هذه التحسينات في السلامة لم تؤثر على أداء البطارية، التي تحقق كثافة طاقة تصل إلى 211 واط-ساعة لكل كيلوغرام، وتعمل ضمن نطاق واسع من درجات الحرارة بين -40 و60 درجة مئوية، وتظل مستقرة عند فولتية تزيد على 4.3 فولت.
وأشار الفريق إلى أن هذا الاختراق سيسرع من تبني بطاريات الصوديوم في القطاعات التي تعتبر السلامة فيها أولوية، مثل السيارات الكهربائية، والشاحنات الثقيلة، وأنظمة تخزين الطاقة واسعة النطاق، خاصة في الصين.