أخبار ar.wedoany.com، تمكن فريق بحثي بقيادة الأكاديمي صن شي قانغ والأستاذ لياو هونغ قانغ من جامعة شيامن، بالتعاون مع فريق البروفيسور هوانغ يون هوي من جامعة هواتشونغ للعلوم والتكنولوجيا، من رصد ظاهرة فصل الطور الناتجة عن تركيز المحلول في الواجهة بين القطب والمحلول الكهربائي على المستوى النانوي وفي الزمن الحقيقي، وذلك باستخدام جهاز مجهر إلكتروني نافذ كهروكيميائي في الموقع مطور ذاتياً. وكشفت الدراسة عن آلية تكوّن وتطور طبقة الواجهة الغنية بمركبات عديد كبريتيد الليثيوم عالية التركيز في بطاريات الليثيوم-الكبريت. وقد نُشرت النتائج في مجلة "نيتشر".
تُعتبر بطاريات الليثيوم-الكبريت نظاماً مهماً للجيل القادم من بطاريات تخزين الطاقة عالية الكثافة. إلا أن الآليات المجهرية للتفاعلات الداخلية لهذه البطاريات، في ظل ظروف قريبة من التطبيقات العملية مثل الأحمال العالية للكبريت وكميات المحلول الكهربائي المحدودة، ظلت لفترة طويلة عصية على الرصد والتفسير، مما أعاق تحسين كثافة الطاقة وسرعة الشحن واستقرار دورة التشغيل. وقد تغلب فريق البحث على قيود وسائل الرصد التقليدية باستخدام المجهر الإلكتروني النافذ الكهروكيميائي في الموقع، مما أتاح تصويراً ديناميكياً عالي الدقة وفي الزمن الحقيقي لهذه التفاعلات الواجهية.
كشفت عمليات الرصد أنه خلال عملية التفريغ، يتراكم عديد كبريتيد الليثيوم باستمرار عند واجهة القطب ويحدث له فصل طور، مكوناً طبقة واجهية عالية التركيز غنية بالتجمعات الأيونية. ويؤدي ذلك إلى بناء مسارين لترسيب كبريتيد الليثيوم: الأول هو تفاعل نقل الشحنة والترسيب على سطح القطب، والثاني هو الترسيب والنمو بعد نقل الشحنة في المحلول الكهربائي. ويحدد هذان المساران معاً كفاءة واستقرار تفاعل تحويل الكبريت في بطاريات الليثيوم-الكبريت.
بناءً على هذه النتائج، اقترح الفريق خطة تحسين لتصميم المواد والتحكم في الواجهة لبطاريات الليثيوم-الكبريت عالية الكثافة وسريعة الشحن، وذلك من خلال التحكم المعقول في تركيز عديد كبريتيد الليثيوم ومحتوى الكبريت وهيكل واجهة القطب، لتحقيق توازن بين التبلور الموجه على السطح والنمو الموجه في المحلول، مما يتيح تحويلاً فعالاً للكبريت وتحسين أداء البطارية. وقد كشفت هذه الدراسة عن آلية تكوّن طبقات ترسيب كبريتيد الليثيوم ذات السماكة الميكرومترية، مما يوفر أساساً علمياً جديداً لتصميم أجهزة تخزين الطاقة من الجيل التالي ذات الكثافة العالية والشحن السريع والعمر الطويل.
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
