بوليمر مرن من KRICT الكوري يساعد البطاريات الصلبة بالكامل على العمل لأكثر من 2500 ساعة

أخبار ar.wedoany.com، طوّر فريق بحثي من المعهد الكوري للبحوث الكيميائية (KRICT) تقنية جديدة تعزز عمر وأداء البطاريات الصلبة بالكامل القائمة على الكبريتيد، باستخدام مادة موصلة أيونية مرنة تشبه المطاط. وبالتعاون مع فريقي البروفيسور سيونغ-جو هوانغ من جامعة يونسي والبروفيسور هو سوك بارك من جامعة سونغكيونكوان، قام الفريق بإدخال بوليمر موصل أيوني مرن في البطاريات الصلبة بالكامل القائمة على الكبريتيد، بهدف تقليل التشققات وتدهور الواجهات أثناء عمليات الشحن والتفريغ.

تُعتبر البطاريات الصلبة بالكامل الجيل التالي من أنظمة تخزين الطاقة، حيث تستخدم إلكتروليتًا صلبًا لتعزيز السلامة. وتحظى الإلكتروليتات القائمة على الكبريتيد باهتمام كبير من مصنعي البطاريات عالميًا، نظرًا لقدرتها على التوصيل الأيوني الشبيه بالسوائل، مما يتيح الشحن السريع والتشغيل عالي الطاقة. ومع ذلك، تواجه البطاريات الصلبة بالكامل القائمة على الكبريتيد مشكلة تراكم الإجهاد الداخلي وتكوّن التشققات الناتجة عن تغير حجم الأقطاب الكهربائية أثناء دورات الشحن والتفريغ، مما يعيق مسارات نقل الأيونات والإلكترونات، ويؤدي إلى تدهور السعة وقصر العمر الافتراضي.

حاولت الدراسات السابقة إدخال طبقات وسيطة بين القطب والإلكتروليت، لكنها غالبًا ما أدت إلى انخفاض الموصلية الأيونية أو حدوث تفاعلات جانبية. وللتغلب على هذه القيود، طوّر فريق البحث إلكتروليتًا مركبًا، حيث تم غرس بوليمر موصل أيوني مرن داخل الإلكتروليت الكبريتيدي. يمتص هذا البوليمر الإجهاد الناتج عن تمدد وانكماش الأقطاب الكهربائية أثناء الدورات، مما يعزز الالتصاق بين القطب والإلكتروليت، ويمنع تكوّن التشققات، ويملأ الفراغات داخل الإلكتروليت، مما يوفر مسارات إضافية لنقل أيونات الليثيوم.

أظهرت النتائج التجريبية أن البطاريات التي تستخدم هذا البوليمر المرن يمكنها العمل بثبات لأكثر من 2500 ساعة في اختبارات ترسيب/إزالة الليثيوم المتكررة. بعد 200 دورة شحن وتفريغ، احتفظت البطاريات التي تحتوي على البوليمر المرن بنسبة 75% من سعتها الأولية، بينما احتفظت البطاريات الخالية منه بنسبة 22% فقط. كما قللت هذه التقنية من الاعتماد على ضغط التكديس الخارجي العالي، وأظهرت أداءً مستقرًا نسبيًا حتى في ظروف الضغط المنخفض.

يخطط فريق البحث لاختبار هذه التقنية على نطاق أوسع في خلايا بطاريات كبيرة الحجم وفي بيئات تشغيل السيارات الكهربائية. نُشرت نتائج هذا البحث في عدد مايو 2026 من مجلة "Energy Storage Materials" (معامل التأثير 20.2)، وهي مجلة علمية متخصصة في مجال علوم المواد. الدكتور دونغ ووك كيم هو المؤلف المراسل، بينما يشارك جوهيونغ كيم (KRICT-جامعة يونسي) وهيو وون باي (KRICT-جامعة سونغكيونكوان) كأول مؤلفين مشاركين. حظي هذا البحث بدعم من خطة البحوث الأساسية لـ KRICT وخطة أبحاث استراتيجية TOP العالمية (GTL24011-000) التابعة للمجلس الوطني الكوري للبحوث العلمية والتقنية (NST).