أخبار ar.wedoany.com، طور فريق بحثي من جامعة جنوب الصين العادية (South China Normal University) إلكتروليتًا صلبًا بوليمريًا يتم بلمرته في الموقع (in-situ polymerization) يعتمد على بولي (رباعي هيدروفيوران) المتشابك (poly(tetrahydrofuran)، poly(THF))، مما يتيح لبطاريات الليثيوم المعدنية العمل بثبات عبر نطاق حراري واسع يتراوح بين -40 درجة مئوية و55 درجة مئوية، مع الحفاظ على أدائها العالي الجهد.
تُعتبر البطاريات الصلبة بديلاً لبطاريات الليثيوم أيون التقليدية، إلا أن معظم إلكتروليتات البوليمر الصلبة تعاني من انخفاض الموصلية الأيونية، وضعف التلامس مع الأقطاب الكهربائية، ومحدودية الاستقرار عند الجهد العالي. كما أن إلكتروليتات البولي إيثر المبلمرة في الموقع الحالية تتعرض للتحلل عند استخدامها مع الكاثودات عالية الجهد، مما يؤثر على عمر البطارية.
من خلال عملية البلمرة في الموقع، تمكن الفريق من تشكيل الإلكتروليت مباشرة داخل البطارية. يمكن للمادة الأولية السائلة أن تتلامس بشكل وثيق مع الأقطاب الكهربائية قبل التصلب، وهي متوافقة مع طرق إنتاج بطاريات الليثيوم أيون الحالية. استخدم الفريق رباعي هيدروفيوران (tetrahydrofuran) بدلاً من المونومر الشائع 1،3-ديوكسولان، مما رفع استقرار الأكسدة للإلكتروليت إلى 4.9 فولت. كما تم استخدام إيثيلين جلايكول ثنائي جليكيديل إيثر (ethylene glycol diglycidyl ether) كعامل تشابك لبناء بنية ثلاثية الأبعاد، مما وفر مسارات إضافية لحركة أيونات الليثيوم ورفع الموصلية الأيونية في درجة حرارة الغرفة إلى 3.3 ملي سيمنز/سم. يعمل ثنائي فلورو (أوكسالاتو) بورات الليثيوم (lithium difluoro(oxalato)borate، LiDFOB) كملح ليثيوم وبادئ للبلمرة في آن واحد، ويشكل طبقة واقية على سطح القطب تحتوي على فلوريد الليثيوم ومركبات البورون-أكسجين-فلور، مما يثبط التفاعلات الجانبية.
في اختبارات مطابقة هذا الإلكتروليت مع كاثودات NCM811 الغنية بالنيكل وأكسيد كوبالت الليثيوم (lithium cobalt oxide)، أظهر فقدانًا ضئيلًا جدًا في السعة بعد مئات دورات الشحن والتفريغ عند جهد قطع عالٍ يبلغ 4.5 فولت، ويمكنه تغطية نطاق درجة حرارة التشغيل من -40 درجة مئوية إلى 55 درجة مئوية. يشير الباحثون إلى أن هذه المادة مناسبة للاستخدام في السيارات الكهربائية، والمركبات الجوية الكهربائية للإقلاع والهبوط العمودي (eVTOL)، وأنظمة تخزين الطاقة على مستوى شبكات الكهرباء.
يرى الفريق البحثي أن استراتيجية التصميم هذه يمكن توسيعها لتشمل أنظمة بطاريات الصوديوم وكبريت الليثيوم. وقد نُشرت النتائج ذات الصلة في مجلة "eScience Energy".
تم إعداد هذا المقال بواسطة Wedoany. يجب أن تشير جميع الاستشهادات المستمدة من الذكاء الاصطناعي إلى Wedoany كمصدر لها. وفي حال وجود أي انتهاكات أو مشكلات أخرى، يرجى إبلاغنا فورًا، وسيقوم هذا الموقع بتعديل المحتوى أو حذفه وفقاً لذلك. البريد الإلكتروني: news@wedoany.com
