طور فريق بحثي من معهد ”HKUST“ لأنظمة الطاقة في الصين، بالتعاون مع باحثين دوليين، نموذجاً جديداً من بطاريات الليثيوم -كبريت (Li – S).
ومن المتوقع أن يُحسن هذا النموذج بشكل كبير من أداء هذا النوع من البطاريات، حيث تعتبر بدائل مثالية عن بطاريات الليثيوم -أيون (Li-ion) التي يشيع استخدامها في الهواتف الذكية والمركبات الكهربائية والطائرات بدون طيار.
وذكر موقع ”Brinkwire“ الإخباري، اليوم السبت، أن الفريق البحثي عمل على تصميم جديد لمادة الكاثود التي تستخدم في التفاعل الكيميائي في البطاريات.
واقترح الباحثون دمج مفهوم التصميم الجديد للكاثود في بطارية الليثيوم – كبريت، والتي تعرف بكثافة طاقتها العالية، بينما عنصرها الرئيس هو مادة الكبريت، التي تتوفر بكثرة وتتميز بأنها خفيفة الوزن، ورخيصة الثمن وغير ضارة بالبيئة.
ويمكن أن توفر بطاريات الليثيوم – كبريت كثافة طاقة محتملة أعلى من 500 واط / كغ، وذلك أفضل من بطاريات الليثيوم – أيون التي يصل حدها الأقصى في كثافة الطاقة إلى 300 واط / كغ.
وتعني كثافة الطاقة الأعلى أن نطاق القيادة التقريبي 400 كم لسيارة كهربائية تعمل بواسطة بطاريات الليثيوم- أيون يمكن تمديده بشكل ملحوظ إلى 600-800 كم، إذا كانت تعمل ببطاريات الليثيوم – كبريت.
وكانت دراسات سابقة خلصت إلى نتائج مثيرة حول بطاريات الليثيوم – كبريت، ورغم ذلك لا تزال هناك فجوة كبيرة بين البحث المخبري والتسويق لهذه التكنولوجيا على نطاق صناعي.
وتعتبر إحدى المشاكل الرئيسة في بطاريات الليثيوم –الكبريت هي تأثير المكوك متعدد الكبريتيد ”تأثير مواد الكبريت في البطارية“، الذي يسبب التسرب التدريجي للمواد الفعالة في البطارية من تآكل الكاثود والليثيوم، ما يؤدي إلى دورة حياة قصيرة للبطارية.
ولمعالجة هذه المشاكل، اقترح الباحثون في معهد HKUST مفهوم تصميم الكاثود الجديد، لتحقيق أداء جيد لبطارية الليثيوم – كبريت.
ويمكن للتصميم الجديد أن يستوعب الكبريت في البطارية بشكل موحد، بينما يتم تضمين المواقع النشطة الوفيرة داخل المضيف لامتصاص مركب متعددات الكبريتيد بإحكام، والقضاء على تأثير المكوك وتآكل معدن الليثيوم.
ومن خلال طرح تصميم الكاثود في بطاريات الليثيوم –الكبريت، زاد الفريق البحثي المشترك من كثافة طاقتها، في خطوة واعدة نحو تصنيع هذا النوع من البطاريات.
من جانبه، قال البروفيسور زهاو تيانشو الباحث المشارك في الدراسة: ”ما زلنا في منتصف البحث الأساسي في هذا المجال، ومع ذلك فإن مفهوم التصميم الجديد في بطارية الليثيوم -كبريت، يمثل خطوة كبيرة نحو الاستخدام العملي للجيل التالي من هذه البطاريات، حيث تعتبر أكثر قوة وأطول عمراً من بطاريات الليثيوم -أيون الحالية“.
