نجح فريق بحثي مشترك من POSTECH وCentral University في تطوير هيكل ثلاثي الأبعاد مسامي جديد، ومن المتوقع أن يحسن هذا التقدم بشكل كبير أداء السلامة وعمر الدورة لبطاريات الليثيوم المعدنية. يوفر هذا الاختراق اتجاهًا جديدًا لتطوير تقنية بطاريات السيارات الكهربائية.

حل الفريق البحثي من خلال تصميم مبتكر المشكلة الأساسية التي تواجه تسويق بطاريات الليثيوم المعدنية. يميل الليثيوم المعدني إلى تشكيل أغصان بلورية (دندريت) أثناء عمليات الشحن والتفريغ، مما قد يخترق الحاجز ويسبب قصرًا كهربائيًا، مما يؤثر على سلامة البطارية. يتميز الهيكل ثلاثي الأبعاد المسامي الجديد بقنوات مستقيمة وتدرج في التقارب مع الليثيوم، مما يوجه أيونات الليثيوم للترسيب بشكل منتظم من الأسفل إلى الأعلى، ويمنع بشكل فعال نمو الأغصان البلورية.

اعتمدت التقنية عملية فصل الطور المستحثة بغير المذيب، حيث تم دمج مصفوفة بوليمرية مع أنابيب الكربون النانوية وجزيئات الفضة النانوية، وتم إدخال طبقة فضة على ركيزة نحاسية، مما أتاح التحكم الدقيق في سلوك ترسيب الليثيوم. أظهرت بيانات الاختبار أن البطارية التي تستخدم هذا الهيكل حققت كثافة طاقة تصل إلى 398.1 واط ساعة/كغم و1516.8 واط ساعة/لتر، وهو مستوى أعلى بشكل واضح من مستويات بطاريات الليثيوم أيون السائدة حاليًا.

إذا تم تطبيق تقنية بطارية الليثيوم المعدنية هذه على السيارات الكهربائية، فمن المتوقع أن تزيد مدى الشحن الواحد بنسبة 60% إلى 70%. هذا يعني أن السيارات التي يبلغ مداها حاليًا 400 كيلومتر يمكن أن تصل في المستقبل إلى 650 إلى 700 كيلومتر بشحنة واحدة. يحمل هذا التقدم أهمية إيجابية في تعزيز انتشار السيارات الكهربائية.

وفقًا لبيانات International Council on Clean Transportation، بلغ عدد السيارات الكهربائية العالمية حوالي 40 مليون مركبة حتى بداية عام 2024، وسُجلت أكثر من 500 حادثة حريق متعلقة بالبطاريات قليلاً خلال الفترة من 2010 إلى 2023. سيوفر تطوير تقنية بطاريات الليثيوم المعدنية الجديدة دعمًا تقنيًا جديدًا لتعزيز سلامة السيارات الكهربائية بشكل أكبر.