في مراجعة نُشرت في مجلة Advanced Materials Science and Technology، قام باحثون بدراسة تقنيات البطاريات الحاسمة للتحول الأخضر المستدام. ناقش Eunho Lim من جامعة دونغوك الكورية وزملاؤه أحدث التطورات والتحديات، وأشاروا إلى اتجاهات البحث اللازمة لتطوير بدائل لبطاريات الليثيوم أيون.

لعبت بطاريات الليثيوم أيون دورًا هائلاً في ثورة الإلكترونيات، حيث توفر الطاقة لأجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف الذكية والسيارات الكهربائية وغيرها. ومع ذلك، فإن توسع تطبيقاتها يواجه تحديات خطيرة، إذ إن الليثيوم ليس موردًا شائعًا، والطلب المتزايد يجعله موردًا استراتيجيًا عالي القيمة، ومن المتوقع أن يزيد التحول الأخضر من هذا الطلب.

أحد البدائل هو تطوير تقنيات بطاريات تعتمد على مواد أكثر شيوعًا. بطارية أيونات الصوديوم خيار واحد، وقد اقتربت من مرحلة التسويق، لكن بطارية أيونات البوتاسيوم قد تكون أفضل، لأن كثافة الطاقة فيها قد تكون أعلى من بطارية أيونات الصوديوم، وهو أمر مهم بشكل خاص لتخزين الطاقة على نطاق واسع مثل الطاقة المتجددة.

يشرح Lim: "بفضل وفرة البوتاسيوم وفعاليته من حيث التكلفة، أصبحت بطارية أيونات البوتاسيوم بديلاً قابلاً للتطبيق، لكن لتحقيق إمكاناتها، يجب تطوير مواد أنود متقدمة تناسب خصائص أيونات البوتاسيوم الفريدة."

تستعرض مراجعة البروفيسور Lim البحوث اللازمة لتحقيق إمكانات بطارية أيونات البوتاسيوم. تحلل الورقة بشكل منهجي مزايا وعيوب مواد الأنود المختلفة والآليات الكهروكيميائية التي تعتمد عليها كل مادة، وتُلخص استراتيجيات التغلب على عيوب كل طريقة، بالإضافة إلى التوازن بين الأداء والاستقرار.

اكتشاف مهم هو أن المعلمات الكهروكيميائية والهيكل الفيزيائي تتفاعل في تحديد سعة وعمر بطارية أيونات البوتاسيوم. بناءً على ذلك، يبرز الفريق اتجاهات البحث المستقبلية لتطوير تقنية بطارية أيونات البوتاسيوم.

يخطط Lim لتطوير هذا الأساس أكثر، بهدف تصميم مواد جديدة تستغل إمكانات بطارية أيونات البوتاسيوم وتتغلب على قيودها. كما يخطط لاستخدام تقنيات تصوير متقدمة لدراسة الظواهر الأساسية في مواد البطارية. "فهم هذه الآليات أمر حاسم لتحسين تصميم المواد وبنية الأقطاب. في النهاية، هدفي هو المساهمة في تسويق بطارية أيونات البوتاسيوم من خلال تطوير مواد تتساوى أداؤها مع أنودات بطاريات الليثيوم أيون الحالية أو تتفوق عليها." يقول Lim.