أعاد الباحثون بطاريات الليثيوم أيون المتدهورة إلى طاقتها الكاملة تقريبًا عن طريق حقنها بمادة كيميائية تخلق المزيد من الجزيئات المشحونة بداخلها
يهدف بحث جديد إلى إحياء البطاريات القديمة بدلاً من التخلص منها أو إعادة تدويرها.
Credit:Alyssa Pointer
يمكن للحقن الكيميائي أن يعيد بطاريات الليثيوم أيون المستهلكة إلى العمل مرة أخرى . ويمكن لهذه العملية المكونة من خطوة واحدة أن تقلل من النفايات وتعزز إمدادات البطاريات اللازمة لأساطيل السيارات الكهربائية .
مع تقدم عمر البطاريات، تفقد بعض الجزيئات المشحونة التي تسمح لها بتخزين الطاقة، مما يقلل من قدرتها على الاحتفاظ بالطاقة . ويمكن لحقن مواد كيميائية معينة أن يعكس هذا النوع من التدهور - على الرغم من أنه لا يصلح البطاريات التالفة هيكليا - وفقا لباحثين تابعين لمجموعة تويوتا العملاقة للسيارات . يمكن أن تؤدي استعادة بطاريات الليثيوم أيون إلى إطالة عمرها الإنتاجي، مما يسمح بإعادة استخدامها في السيارات الكهربائية أو الأجهزة الأخرى بدلاً من التخلص منها أو الخضوع لعملية تفكيك وإعادة تدوير معقدة .
يقول نوبوهيرو أوغيهارا من شركة Toyota Central R&D Labs في اليابان : "تم التحقق من فعالية النظام ليس فقط باستخدام بطاريات صغيرة الحجم للاستخدام المعملي، ولكن أيضًا باستخدام بطاريات كبيرة لاستخدام السيارات".
لتحقيق هذا التجديد، احتاج أوغيهارا وزملاؤه إلى إضافة المزيد من الجسيمات التي تمكن البطارية من تخزين الطاقة : أيونات الليثيوم موجبة الشحنة والإلكترونات سالبة الشحنة. واختبر الباحثون العديد من كواشف الاسترداد المحتملة، وهي المواد التي تنتج هذه الجسيمات من خلال التفاعلات الكيميائية. وأظهرت تجاربهم أن كاشف الاسترداد المعتمد على نفثالين الليثيوم يمكن أن يعزز كلا النوعين من الجسيمات المشحونة ويستعيد 80 في المائة من سعة البطارية الأصلية . واستمرت القدرة المتجددة خلال 100 دورة شحن وتفريغ .
تقول جاكلين إيدج من جامعة إمبريال كوليدج في لندن، إن الدراسات طويلة المدى لأداء البطارية المستعادة ضرورية لفهم أي آثار جانبية محتملة من الحقن الكيميائي. وتشير أيضًا إلى حدود هذه التقنية.
وتقول: "إنها مخصصة فقط للبطاريات التي خضعت لشكل محدد جدًا من التدهور... وهذا مفيد فقط إذا كنت تعرف تاريخ البطارية أو يمكنك تشخيص حالتها من خلال طرق بسيطة وغير مدمرة". "ولكن من المفيد أن يكون لدينا طريقة لاستعادة تيار واحد من البطاريات على الأقل ."
قدمت مجموعة أبحاث تويوتا طلب براءة اختراع لهذا العمل . وقد اجتذبت فكرة استعادة البطاريات المستعملة الاهتمام والتمويل من شركات أخرى، فضلا عن الهيئات الحكومية مثل وكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة للطاقة في الولايات المتحدة .
يقول رافائيل جوميز بومباريللي من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: "إن أي شيء يجعلنا أقرب إلى الدائرية في تكنولوجيا البطاريات - وخاصة الشيء الذي يتجنب التفكيك وإعادة التجميع - يعد بمثابة أخبار مثيرة للغاية". " من المحتمل ألا ينجح هذا لعدد غير محدد من الدورات ، لذلك ستظل التقنيات الأخرى التي تتطلب التفكيك ضرورية . ولكن هذا يبدو واعداً للغاية من الناحية التكنولوجية ."
المصدر