.jpg)
البوليمرات التجارية المستخدمة في الملابس تُسهم في تطوير تكنولوجيا البطاريات.
أثبت العلماء أن النايلون يعزز أداء بطاريات الليثيوم.
حقق علماء في المملكة العربية السعودية تقدماً كبيراً من شأنه تعزيز الأداء وخفض تكلفة بطاريات الليثيوم المعدنية من خلال دمج النايلون في تصميمها، وفقاً لدراستين جديدتين نُشرتا في ACS Energy Letters وEnergy & Environmental Science.
تُستخدم بطاريات الليثيوم على نطاق واسع بفضل كثافتها العالية من الطاقة، وخفة وزنها، وانخفاض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون. هذه المزايا تجعلها مثالية للهواتف الذكية، والأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية صغيرة الحجم، وحتى لتقنيات استكشاف الفضاء.
هناك نوعان رئيسيان من بطاريات الليثيوم. بطاريات أيون الليثيوم، وهي الأكثر شيوعًا، تُشغّل الأجهزة اليومية مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف الذكية. أما بطاريات معدن الليثيوم، فتتميز بكثافة طاقة أعلى، ولها تطبيقات واعدة في الروبوتات، والنقل، وغيرها من الصناعات المتقدمة. على الرغم من واعديتها، تواجه بطاريات معدن الليثيوم تحديات تتعلق بالسلامة وطول العمر. يعتمد إنتاجها على مواد أكالة وخطرة، كما أن تفاعلاتها الطفيلية المفرطة - وهي تفاعلات جانبية غير مرغوب فيها تُضعف الأداء وتُهدد السلامة - تُعيق تشغيلها.
دور النايلون كمادة مضافة
تساعد المواد المضافة على تثبيت واجهات البطاريات، مما يُحسّن الأداء. وقد وجدت الدراسات التي أجراها باحثو جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية أن النايلون، وهو البوليمر نفسه المستخدم في الملابس، يُمكن إذابته في محلول ليثيوم خفيف ليُضاف إلى بطاريات الليثيوم-الفلز. وكانت النتيجة بطاريات ليثيوم-فلز أكثر كفاءة، وعمرًا افتراضيًا أطول، وتفاعلات طفيلية أقل.
وبالتالي، من خلال دراسة كيمياء تفاعلات النايلون والليثيوم، بما في ذلك الروابط الجزيئية الرئيسية، تُظهر الدراسة أن هذا النسيج التجاري يُمكن إذابته في مذيبات أخف بكثير مما كان يُعتقد سابقًا لتحقيق أداء فائق للبطاريات.
وأوضح زيمينغ تشاو، باحث ما بعد الدكتوراه في جامعة الملك عبدالله للعلوم ، ومؤلف الدراسة: "لطالما كان من الصعب إذابة البوليمرات في إلكتروليتات البطاريات الشائعة. لقد أجرينا دراسة مكثفة للخصائص الكيميائية وعدّلنا بنية المذيب وتفاعلاته".
قال حسام الشريف، الأستاذ في جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية ورئيس مركز التميز لتقنيات الطاقة المتجددة والتخزين (CREST)، والذي قاد الدراستين: "يكرس فريقي البحثي جهوده لتطوير حلول للطاقة المتجددة وتخزينها، مثل زيادة كثافة الطاقة وبطاريات أكثر أمانًا، لتسريع اعتماد إزالة الكربون في المملكة. يُعد هذا الاكتشاف واعدًا بتوفير إضافات أقل تكلفة وأكثر أمانًا، ويُظهر فوائد البحث العلمي الأساسي".
المصدر: