حقق المختبر الوطني في أوك ريدج (ORNL) التابع لوزارة الطاقة الأمريكية اختراقًا كبيرًا في مجال بطاريات السيارات الكهربائية، مما يجلب أملًا جديدًا لتعزيز التنافسية في صناعة النقل الأمريكية. تطوير بطارية سيارة كهربائية أمريكية الصنع قادرة على الشحن السريع والمدى الطويل هو مفتاح تعزيز التنافسية في صناعة النقل الأمريكية، لكن زيادة كثافة الطاقة اللازمة لتمديد المدى غالبًا ما تأتي على حساب سرعة الشحن وعمر البطارية.

نجح باحثو ORNL في تصنيع بطارية تجمع بين كثافة طاقة استثنائية وقدرة شحن سريع دائمة من خلال دمج مجمع كهربائي جديد. تستعيد هذه البطارية على الأقل 80% من طاقتها في 10 دقائق، كما أنها تخفف الضغط على سلاسل التوريد الأمريكية من خلال تقليل استخدام المعادن، خاصة النحاس المطلوب بشدة.

قال الباحث الرئيسي جورجيوس بوليزوس (Georgios Polyzos): "توفر هذه التقنية توفيرًا كبيرًا في المواد شبه الحرجة، حيث يقل استخدام النحاس والألمنيوم بشكل كبير، وفي الوقت نفسه، تعزز كثافة الطاقة القابلة للتحقيق في شحن 10 دقائق بشكل كبير."

يعمل المجمع الكهربائي كمكون رئيسي في البطارية، مسؤولاً عن نقل التيار من المادة النشطة داخل البطارية إلى الدائرة الخارجية، وعادةً ما يُصنع من رقائق معدنية، مع رقاقة نحاسية للأنود ورقاقة ألمنيومية للكاثود. لكن هذه الرقائق المعدنية تزيد من وزن البطارية، وبالتالي وزن السيارة الكلي والطاقة اللازمة للدفع.

صُنع المجمع الكهربائي الجديد بواسطة شريك صناعي، مجموعة الابتكار في بطاريات Soteria، وهو عبارة عن بوليمر محصور بين طبقات رقيقة جدًا من النحاس أو الألمنيوم. اكتشف باحثو ORNL أن هذا المكون الجديد يقلل تكاليف المجمع الكهربائي بنسبة 85%، ويوفر 27% طاقة إضافية لمدى أطول، ويحافظ على كثافة طاقة عالية بعد ألف دورة. حتى في ظروف الشحن السريع الشديدة، يظل أداؤه مشابهًا للمجمع التقليدي، لكنه يزن ربع وزنه فقط، مما يسمح للسيارات الكهربائية بالسير مسافات أبعد بنفس الكمية من الشحن.

لضمان قابلية التوسع لهذه التقنية والتجارية، استخدم باحثو ORNL عمليات صناعية قياسية في مصنع تصنيع البطاريات المفتوح لصنع بطاريات عملة وبطاريات كيسية. قال بوليزوس: "رغم أن المواد الأرق أكثر عرضة للتجعد، إلا أن الفريق وجد معايير دقيقة، ونجح في دمجها في عملية الإنتاج المتدحرج." عادةً ما تتطلب المجمعات الكهربائية التجريبية الأخرى عمليات تصنيع باهظة التكلفة ومعقدة، غير متوافقة مع طرق الإنتاج المتدحرج القياسية.