السبت 18 يوليو 2026
ابتكار ثوري في بطاريات الليثيوم-كبريت: كاثود هجين يُعزز الكفاءة ويطيل العمر الافتراضي
نجح فريق بحثي بقيادة البروفيسور دونغهاي وانغ في تطوير كاثود مبتكر لبطاريات الليثيوم-كبريت، يفتح آفاقًا جديدة في عالم الطاقة المتجددة بفضل فعاليته العالية وطول عمره. هذا الاكتشاف قد يغير قواعد اللعبة في تكنولوجيا البطاريات التقليدية، مقدماً حلاً فعّالاً للتحديات الحالية.
في خطوة علمية بارزة، قاد البروفيسور دونغهاي وانغ فريقًا بحثيًا لتطوير كاثود مبتكر لبطاريات الليثيوم-كبريت، مما يُعزز فعاليتها ويُطيل عمرها الافتراضي. يستهدف هذا الابتكار معالجة مشكلة الذوبان متعدد الكبريتيد، التي تمثل عائقًا رئيسيًا أمام أداء البطاريات التقليدية. من خلال استخدام شبكة بوليمرية هجينة، نجح الباحثون في تحسين نقل الأيونات وتعزيز استقرار البطارية خلال دورات الشحن والتفريغ. تشير النتائج إلى إمكانية إنتاج بطاريات أكثر كفاءة وفعالية، مما يجعلها خيارًا واعدًا لتكنولوجيا الطاقة المتجددة في المستقبل.
اختراق علمي يُحسن بطاريات الليثيوم-كبريت ويطيل عمرها
في إنجاز علمي بارز، توصّل فريق بحثي بقيادة البروفيسور دونغهاي وانغ، أستاذ الهندسة الميكانيكية في جامعة “SMU”، إلى تقدم جديد في تكنولوجيا بطاريات الليثيوم-كبريت. يُعتبر هذا الابتكار خطوة مهمة نحو تعزيز فعالية هذه البطاريات كمصدر طاقة للسيارات الكهربائية والأجهزة الإلكترونية.
معالجة تحديات البطاريات التقليدية
من المتوقع أن تسهم البطاريات الجديدة في تجاوز التحديات التي واجهتها البطاريات التقليدية. فهي تُطيل عمر البطارية وتزيد من سعة تخزين الطاقة مقارنةً ببطاريات الليثيوم-أيون المتاحة حاليًا، مما يجعلها خيارًا أكثر جدوى للتطبيقات المستقبلية.
الحد من ظاهرة الذوبان متعدد الكبريتيد
تمكن الباحثون من معالجة مشكلة رئيسية تُعرف بظاهرة “الذوبان متعدد الكبريتيد”، التي تسبب تدهور الكاثود وتقلل من قدرة البطارية على الشحن المتكرر. وقد أشار وانغ، رئيس مؤسسة براون للهندسة الميكانيكية، إلى أن “هذا الاكتشاف قد يقودنا إلى بطاريات أطول عمرًا وأكثر كفاءة”.
تفاصيل الابتكار ومميزاته
نشرت الدراسة في مجلة Nature Sustainability، حيث أوضح الفريق البحثي أنه تم تطوير كاثود مبتكر من شبكة بوليمرية هجينة. هذا الابتكار يُتيح لبطاريات الليثيوم-كبريت توفير طاقة تصل إلى 900 مللي أمبير لكل غرام، مقارنةً بسعة تتراوح بين 150 و250 مللي أمبير لكل غرام في بطاريات الليثيوم-أيون التقليدية.
تحسين استقرار البطارية
وأكد البروفيسور وانغ أن هذا الكاثود الجديد يمنح البطارية استقرارًا ملحوظًا خلال دورات الشحن والتفريغ، مما يعزز من قدرتها على التحمل ويمدد عمرها.
آلية عمل بطاريات الليثيوم-كبريت
تعمل جميع البطاريات على مبدأ التفاعل الكيميائي بين القطبين الموجب والسالب لتوليد الطاقة. في بطاريات الليثيوم-كبريت، يتكون الكاثود من مادة الكبريت، بينما يتكون الأنود من معدن الليثيوم، وبينهما الإلكتروليت الذي يسهل انتقال الأيونات.
تحديات الكبريت كقطب كهربائي
ومع ذلك، يواجه الكبريت صعوبات في العمل كقطب كهربائي بسبب مشكلة الذوبان متعدد الكبريتيد، حيث تنجرف جزيئات الكبريتيد إلى الإلكتروليت، مما يؤدي إلى تآكل الكاثود وتقليل عمر البطارية. هذه التحديات تمثل عقبة كبيرة، إلا أن الابتكار الجديد الذي قدمه فريق وانغ يُظهر إمكانيات واعدة في التغلب على هذه العقبات.
تصميم كاثود الشبكة البوليمرية الهجينة
لتجنب مشكلة الذوبان متعدد الكبريتيد، استخدم فريق وانغ كاثودًا من شبكة بوليمرية هجينة تضم روابط متعددة للكبريت وامتصاصًا ذريًا. هذا التصميم يُسهل النقل السريع لأيونات الليثيوم والإلكترونات على المستوى الجزيئي. وأوضح وانغ أن “التصميم الجديد يسمح بإعادة ربط المكونات الكبريتية غير المرتبطة وامتصاصها فورًا، مما يقضي على الكبريتيدات القابلة للذوبان ويطيل عمر البطارية.”
تعاون بحثي واعد
شارك في هذا الابتكار باحثون من عدة مؤسسات مرموقة، منها جامعة ولاية بنسلفانيا، ومختبر شمال غرب المحيط الهادئ الوطني، ومختبر بروكهافن الوطني، وجامعة إلينوي في شيكاغو، ومختبر أرجون الوطني. وأكد الفريق أن بطاريات الليثيوم-كبريت تمثل حلاً فعّالًا من حيث التكلفة وتوفر طاقة أكبر مقارنةً ببطاريات الأيونات الحالية، مما يجعلها مصدرًا متجددًا واعدًا للطاقة.
التحديات المستقبلية
ورغم التقدم الكبير الذي تم إحرازه، شدد وانغ على أن مشكلة الذوبان متعدد الكبريتيد لا تزال تحديًا رئيسيًا أمام تطوير بطاريات الليثيوم-كبريت. وأشار إلى أن الابتكار الجديد في تصميم الكاثود قد يمثل خطوة كبيرة نحو تجاوز هذه العقبة وتحقيق نقلة نوعية في عالم الطاقة المتجددة، مما يفتح آفاق جديدة لتكنولوجيا البطاريات في المستقبل.
