الطاقة
استراتيجية واجهة جديدة تعزز تدفق الأيونات في بطاريات الحالة الصلبة
أصبحت بطاريات الليثيوم أيون المعيار العالمي. واليوم، تُعدّ أكثر أنواع البطاريات شيوعًا واستخدامًا، ويُقدّر حجم سوقها بحوالي بـ65 مليار دولار في 2023.
ولكن، بطبيعة الحال، فهي ليست خالية من العيوب، بما في ذلك حساسية درجة الحرارة، والمخاوف المتعلقة بالسلامة، وعمر الخدمة المحدود.
ولجعل بطاريات الليثيوم أيون أكثر أمانًا وقوة، يتم استبدال الإلكتروليتات السائلة بأخرى صلبة لإنشاء بطاريات الحالة الصلبة، التي يتم تسويقها المتوقع من المتوقع أن ينمو بمعدل نمو سنوي مركب قدره 41.6% بين عامي 2024 و2032.
التحول إلى بطاريات الحالة الصلبة
في البطارية، يعتبر الإلكتروليت هو المادة التي تجعل من الممكن للأيونات التحرك عبر الجهاز لتوليد الطاقة.
لذا، فإن البطارية التي تحتوي على إلكتروليت صلب هي بطارية الحالة الصلبة، والتي توفر كثافة طاقة أعلى، وشحنًا أسرع، ومرونة في درجات الحرارة، وفترة زمنية أطول، وأمانًا معززًا.
على الرغم من مزاياها الواعدة، تواجه أنابيب الترابط النانوية (SSBs) تحديات عديدة، منها تعقيد التصنيع ومخاوف السلامة المحتملة المتعلقة بتكوين الشجيرات. كما قد تتعرض لانفصال في واجهاتها، مما يحد من أدائها وعمرها الافتراضي. هذه القيود مجتمعةً تعيق انتشار أنابيب الترابط النانوية (SSBs).
وللتغلب على هذه التحديات، يعمل الباحثون والشركات في جميع أنحاء العالم بشكل نشط على تطوير التكنولوجيا.
على سبيل المثال، Samsung SDI هي استهداف كثافة طاقة تبلغ 900 واط/لتر من خلال تقنياتها الخاصة بالإلكتروليت الصلب والخالية من الأقطاب الموجبة، أي أعلى بنسبة 40% من بطارياتها الحالية.
عمالقة الصين CATL كما أن شركتي تويوتا وبي واي دي تحققان تقدماً كبيراً في تقنية SSB، حيث تعمل الأولى على "بطارية الحالة المكثفة" الهجينة، بينما تبحث الثانية في الإلكتروليتات الصلبة القائمة على الأكسيد والكبريتيد، وكلاهما يستهدف كثافة طاقة تبلغ 500 واط/كجم.
في الاتحاد الأوروبي، دخلت شركة فولكس فاجن في شراكة مع QuantumScape (QS )كما حصلت وحدة البطاريات الخاصة بها، PowerCo، على صفقة ترخيص لإنتاج خلايا الحالة الصلبة بكميات كبيرة بسعة أولية تبلغ 40 جيجاوات ساعة سنويًا، ونطاق أكبر بنسبة 30%، وشحن فائق السرعة.
تخطط نيسان لبدء الإنتاج الضخم لأولى خلايا الحالة الصلبة قبل نهاية العقد، بينما تستهدف إل جي تسويقها بحلول عام ٢٠٣٠. في غضون ذلك، دخلت شركة سوليد باور في شراكة مع فورد (F )وبي إم دبليو وSK Innovation لتسريع تسويق تقنية البطاريات ذات الحالة الصلبة بالكامل مع التركيز على الإلكتروليتات الصلبة القائمة على الكبريتيد للسيارات الكهربائية.
في وقت سابق من هذا الشهر، أعلنت شركة صناعة السيارات الألمانية المتعددة الجنسيات مرسيدس بنز جروب إيه جي (دايملر سابقًا) كشف النقاب أول سيارة تعمل بمحرك SSB مصنوع من معدن الليثيوم على الطريق. تم دمج النموذج الأولي من SSB في سيارة EQS أواخر العام الماضي.
وأشارت الشركة إلى أن نظام SSB في السيارة المعتمدة على نظام EQS يمكنه زيادة مدى القيادة بنسبة 25%.
لذا، وبينما لا تزال بطاريات الحالة الصلبة قيد التطوير، لا يزال تسويقها التجاري يستغرق عدة سنوات. في غضون ذلك، اكتشف فريق من الباحثين من جامعة تكساس في دالاس طريقةً لتعزيز أداء بطاريات الحالة الصلبة.
تعزيز الموصلية الأيونية في SSBs
تم النشر في ACS Energy Letters، توضح الدراسة الأخيرة بالتفصيل اكتشاف موصلية أيونية محسنة1 عند خلط إلكتروليت صلب مع مادة صلبة أخرى.
تُعزى هذه الزيادة في التوصيل الأيوني إلى تكوّن طبقة شحنة فراغية عند السطح البيني، مما يُتيح استراتيجية جديدة لتطوير موصلات أيونية سريعة لمركبات SSB. تُمثّل "طبقة الشحنة الفراغية"، الناتجة عن اختلاط جسيمات صغيرة بين إلكتروليتين صلبين، تراكمًا للشحنة الكهربائية عند السطح البيني بين المادتين.
ما يحدث هو أنه عند تلامس المواد الإلكتروليتية الصلبة المنفصلة، تتشكل طبقة عند حدودها. عند هذه الحدود، تتراكم الجسيمات المشحونة بسبب اختلاف الجهد الكيميائي لكل مادة.
تساعد هذه الطبقة بعد ذلك على إنشاء مسارات تُسهّل على هذه الجسيمات أو الأيونات المشحونة التحرك عبر الواجهة. ووفقًا للباحث المشارك في الدراسة، الدكتور لايسو سو، الأستاذ المساعد في علوم وهندسة المواد في كلية إريك جونسون للهندسة وعلوم الحاسوب:
"تخيل أنك قمت بخلط مكونين في وصفة ما، وحصلت بشكل غير متوقع على نتيجة أفضل من استخدام أي مكون بمفرده."
وأضاف:
وأضاف أن "هذا التأثير عزز حركة الأيونات بما يتجاوز ما يمكن لأي مادة تحقيقه بمفردها".
يركز بحث الدكتور سو على تطوير مواد ثورية لأجهزة الطاقة المتجددة في مجال البطاريات القابلة لإعادة الشحن. إلى جانب اهتمامه الخاص بالكهارل، الصلبة والسائلة، بالإضافة إلى واجهة الإلكتروليت-القطب الكهربي، حيث تحدث التفاعلات الحيوية، يعمل على تطوير أدوات متطورة لمراقبة التفاعلات الكيميائية والكهروكيميائية التي تحدث في معدات الطاقة المتجددة.
"يشير هذا الاكتشاف إلى طريقة جديدة لتصميم إلكتروليتات صلبة أفضل من خلال اختيار المواد بعناية والتي تتفاعل بطريقة تعزز الحركة الأيونية، مما قد يؤدي إلى إنتاج بطاريات الحالة الصلبة ذات الأداء الأفضل."
- الدكتور سو
كجزء من مبادرة جامعة تكساس في دالاس "البطاريات والطاقة لتعزيز التسويق التجاري والأمن القومي" (BEACONS)، والتي حصلت على تمويل بقيمة 30 مليون دولار من وزارة الدفاع عند إطلاقها في عام 2023، يهدف المشروع إلى تطوير وتسويق تقنية البطاريات الجديدة وعمليات التصنيع، وتحسين توافر المواد الخام الحيوية محليًا، وتدريب العمال ذوي الجودة العالية للصناعة.
وفقًا للمؤلف المشارك في الدراسة، الدكتور كيونججاي تشو، وهو أيضًا أستاذ في علوم وهندسة المواد ومدير BEACONS:
"تعد تقنية البطاريات ذات الحالة الصلبة جزءًا من أبحاثنا في مجال كيمياء البطاريات من الجيل التالي في مركز BEACONS، ومن المتوقع أن تمكن أنظمة البطاريات المتقدمة من تحسين أداء الطائرات بدون طيار لتطبيقات الدفاع."
تشتمل بطاريات الليثيوم أيون المستخدمة حاليًا في المنتجات الاستهلاكية بشكل أساسي على إلكتروليتات سائلة، وهي قابلة للاشتعال وبالتالي تشكل مشكلات تتعلق بالسلامة.
مع وصول بطاريات الليثيوم أيون التقليدية إلى الحد الأقصى نظريًا لكمية الطاقة التي يمكنها تخزينها، تُظهر بطاريات SSBs، وفقًا لسو، إمكانات واعدة لتوليد وتخزين طاقة تزيد عن ضعف طاقة البطاريات ذات الإلكتروليتات السائلة. ولأنها غير قابلة للاشتعال، فهي أيضًا أكثر أمانًا.
ومع ذلك، فإن نقل الأيونات عبر المواد الصلبة أمر صعب، مما يخلق تحديات فيتطوير بطاريات الحالة الصلبة.
لذلك، درس الباحثون أداء مركبين واعدين من مُركّبات الإلكتروليتات الحالة الصلبة (SSE). وهما كلوريد الليثيوم الزركونيوم (Li2ZrCl6) وكلوريد الليثيوم الإتريوم (Li3YCl6).
ثم اقترح الباحثون نظريةً تفسر سبب تعزيز الأنشطة الأيونية بمزج هذه المواد. وقال سو: "شكّلت هذه الواجهة قنواتٍ فريدةً لنقل الأيونات".
وفي المستقبل، سيواصل الباحثون دراسة كيفية تأثير التركيب والبنية الخاصة بالواجهة على الموصلية الأيونية الأكبر.
معالجة مشكلة الشجيرات في الخلايا الجذعية المكونة للدم
أدت الحاجة إلى بطاريات ذات كثافة طاقة أعلى إلى قيام فريق باحثين آخر بالعمل على مشكلة التغصنات العصبية الحرجة. في البداية، كان يُعتقد أن التغصنات العصبية لا تستطيع اختراق الإلكتروليت الصلب. ولكن، كما هو الحال مع هياكل البطاريات الأخرى، تُمثل هذه التغصنات أيضًا مشكلةً في بطاريات الحالة الصلبة.
قام فريق من المهندسين وعلماء المواد من عدة مؤسسات في الصين اكتشف2 يُعدّ إجهاد المعدن عند الأنود أحد الأسباب الرئيسية لفشل أنابيب العزل الحراري بمرور الوقت. كما يُساهم في تدهور السطح البيني ونمو الشجيرات.
استخدمت المجموعة المجهر الإلكتروني الماسح ومحاكاة مجال الطور لدراسة نمو الشجيرات في أنابيب السونار المعدنية المصنوعة من الليثيوم.
وجد الباحثون أنه أثناء الشحن وإعادة الشحن، يُسبب الانتفاخ والانكماش المستمر لليثيوم إجهادًا معدنيًا في الأنود، مما يُعزز نمو الشجيرات. وبشكل أكثر تحديدًا، وُجد أن التمدد والانكماش المستمرين يُؤديان إلى ظهور فجوات دقيقة وشقوق في الأنود، مما يُؤدي إلى نمو الشجيرات وتحللها، حتى عند الكثافات المنخفضة.
أما ما هو الدندريت فهو عبارة عن بنية تشبه الشجرة تتشكل بسبب التفاعلات الكيميائية على سطح الأنود.
تمر الأنودات في البطارية بعمليات طلاء وتجريد الليثيوم خلال دورات الشحن والتفريغ. في هذه العملية العكسية، تترسب أيونات الليثيوم على سطح الأنود (الطلاء) وتُزال (تُجرد) منه أثناء عمليات الشحن والتفريغ العادية للبطارية.
ومع ذلك، فإن الترسب غير المنتظم لأيونات الليثيوم على سطح الأنود يُؤدي إلى تكوين مواقع تجذب المزيد من أيونات الليثيوم، مما يؤدي إلى ازدياد طول سلسلة أيونات الليثيوم. ثم يخترق هذا الهيكل الشبيه بالشجرة البطارية، مُسببًا تفككها وقصر دارة كهربائية.
في أنابيب الليثيوم ذات الصلابة الفولاذية، توجد مساحة تلامس كبيرة بين معدن الليثيوم والإلكتروليت الصلب. وإذا ظهرت أي فراغات في الإلكتروليت الصلب، يملأها معدن الليثيوم بسرعة، مما يتسبب في تكوين شجيرات كثيفة وانتشار شقوق عميقة عبر الإلكتروليت.
لذا، هاغيوم كيم، عالم مواد في مختبر لورانس بيركلي الوطني في كاليفورنيا، نشرت3 حل لهذه المشكلة.
تُفصّل دراستهم استخدام طبقة عازلة مزدوجة من القصدير والكربون على مُجمّع التيار لمنع تكوّن التغصنات في بطاريات الليثيوم ذات الحالة الصلبة (ASSBs) الخالية من الأنود. في بنية بطاريات الحالة الصلبة هذه، لا يُبنى الأنود مُسبقًا، بل يُشكّل خلال دورة الشحن الأولى على مُجمّع التيار بواسطة أيونات الليثيوم من الكاثود، وذلك لتقليل التعقيد والوزن والتكلفة.
أظهرت ورقة بحثية سابقة أجراها باحثون في شركة سامسونج إمكانية استخدام طبقات الفضة والكربون كطبقة عازلة في بطاريات الليثيوم، حيث تمتلك دورة طلاء وتجريد ليثيوم مستقرة للغاية وموحدة.
وعند دراسة سبب فعالية هذا، وجد فريق كيم أن الفضة محبة للصخور بشكل كبير، وأن أيونات الليثيوم تتراص بشكل موحد أعلى طبقتها، حتى عندما تكون هناك تركيزات عالية من الليثيوم، مما يجعل طلاء الليثيوم متجانسًا للغاية طالما كان ترسب الفضة موحدًا.
ومع ذلك، فإن فهم دور الكربون هنا شكل الأساس للعمل الجديد، حيث اختار الفريق القصدير، الذي يعمل بشكل أفضل من الفضة باهظة الثمن.
لمعرفة دور الكربون، صمم الفريق اختبارات متعددة واستخدم أربعة أنصاف خلايا بطارية مختلفة. إحداها بطبقة عازلة من القصدير، والأخرى بدون طبقة عازلة، والثالثة بطبقة من القصدير فوق طبقة الكربون العازلة، والثالثة بطبقة من الكربون فوق طبقة القصدير العازلة.
تم ترسيب الطبقات على مجمع تيار من الفولاذ المقاوم للصدأ، وأظهرت الطبقة العازلة مع الكربون فوق القصدير أفضل أداء.
"أدركنا أن القصدير يعمل كطبقة محبة للصخور مثل الفضة، لذا فإن وضع القصدير مهم، حيث يحدث الطلاء هناك."
- كيم
وُجد أن طبقة الكربون كارهة للصخر، أي أن أيونات الليثيوم واجهت صعوبة في المرور عبرها، بل كانت تميل إلى الاتجاه المعاكس. أدى وضعها على القصدير إلى منع انتقال الليثيوم من طبقة الطلاء الجديدة على القصدير، ومنع تغلغل الشجيرات في الإلكتروليت.
وفقا لكيم:
لا يقتصر الأمر على الخصائص الجوهرية لمادة واحدة فحسب، بل إن كيفية دمجها بالغة الأهمية، إذ يُمكن أن يُغير ذلك خصائص الطبقة الحاجزة بشكل كبير.
ويعمل الفريق الآن على طبقات عازلة جديدة ذات أداء أفضل، واختبارها على مدى دورات أطول، ثم الانتقال إلى أنظمة أكثر عملية.
إزالة الفراغات لتعزيز طول العمر
تم تحقيق تقدم آخر في جعل SSBs أقرب إلى التطبيقات في العالم الحقيقي من خلال فهم سبب تحسين أداء البطارية من خلال إضافة كميات صغيرة من المعادن مثل المغنيسيوم إلى الأنود.
على الرغم من أن هذا يتم بشكل متكرر، إلا أنه لم يكن معروفًا حتى الآن السبب وراء ذلك.
ولتحقيق هذه الغاية، ألقى باحثون من جامعة هيوستن نظرة داخل كل ما يحدث في أنابيب نقل الطاقة الشمسية باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح لفهم سبب انهيارها وما يمكن فعله لإبطاء هذه العملية.
قال المؤلف المشارك يان ياو، أستاذ الهندسة الكهربائية والحاسوبية المتميز في هيو روي وليلي كرانز كولين والمحقق الرئيسي في مركز تكساس للموصلية الفائقة: "يحل هذا البحث لغزًا طويل الأمد حول سبب فشل بطاريات الحالة الصلبة في بعض الأحيان".
هم اكتشاف4وفقًا لياو، يسمح هذا لأنابيب الصلب غير الملحومة بالعمل تحت ضغط أقل. هذا من شأنه أن يقلل الحاجة إلى غلاف خارجي ضخم، ويعزز السلامة العامة.
ما تم التوصل إليه هو أنه مع مرور الوقت، تتشكل فراغات صغيرة داخل البطارية، مما يُشكل فجوة كبيرة، مما يُؤدي إلى تعطلها. وقد أظهرت عدة تجارب أن إضافة كمية صغيرة من عناصر مثل المغنيسيوم (Mg) يُمكن أن تُغلق هذه الفراغات وتُساعد البطارية على الاستمرار في العمل.
"بإجراء تعديل بسيط على كيمياء البطارية، يمكننا تحسين أدائها بشكل كبير، وخاصة في ظل الظروف العملية مثل الضغط المنخفض."
- المؤلف الأول ليهونغ تشاو، أستاذ مساعد في الهندسة الكهربائية والحاسوبية في جامعة هاواي
تحتاج بطاريات SSB إلى ضغط مكدس خارجي مرتفع للبقاء سليمة أثناء التشغيل، ولكن كما أشار تشاو، "من خلال ضبط كيمياء البطارية بعناية، يمكننا خفض الضغط اللازم للحفاظ على استقرارها بشكل كبير".
وفي الوقت نفسه، استخدم باحثون من جامعة ميسوري المجهر الإلكتروني الناقل المسحي رباعي الأبعاد (4D STEM) لـ تقييم البنية الذرية للبطارية.
ما وجدوه هو أنه عندما يلامس الإلكتروليت الصلب الكاثود، فإنه يتفاعل ويشكل طبقة بينية بسمك 100 نانومتر، مما يمنع أيونات الليثيوم والإلكترونات من التحرك بسهولة، مما يحد بدوره من أداء البطارية.
يخطط فريق البحث الآن لاختبار ما إذا كانت المواد الرقيقة التي تشكلت بواسطة عملية ترسيب الطور البخاري (oMLD) قادرة على توفير طبقة واقية "رقيقة بما يكفي لمنع التفاعلات" بين المواد الصلبة المنحل بالكهرباء والكاثود، "ولكن ليست سميكة لدرجة أنها تمنع تدفق أيونات الليثيوم".
استخدام الذكاء الاصطناعي للمساعدة في البحث والتطوير في مجال SSB
مع الذكاء الاصطناعي يحول الصناعاتومن المنطقي أن يلجأ الباحثون أيضًا إلى مساعدتها في حل مشكلة البحث والتطوير في مجال SSB، والتي تتطلب موارد مكثفة وتستغرق وقتًا طويلاً.
إن البيئة الكيميائية المعقدة لـ SSB تجعل التنبؤ بالأداء صعبًا وتؤخر التصنيع على نطاق واسع.
في باقة دراسة5 منذ الأسبوع الماضي، أشار مهندسون من جامعة سوتشو وجامعة نانجينغ في الصين إلى إمكانات الذكاء الاصطناعي في تمكين فرز المواد بكفاءة والتنبؤ بالأداء. وأشاروا إلى أنه يمكن استخدام أحدث التطورات في استخدام خوارزميات التعلم الآلي لاستخراج بيانات ضخمة من قواعد بيانات المواد وتسريع اكتشاف مواد عالية الأداء مناسبة لأنابيب الصلب غير الملحومة.
وبحسب الدراسة، فإن التطور السريع لتكنولوجيا الذكاء الاصطناعي يوفر أفكارًا جديدة لمعالجة التحديات الرئيسية مع SSBs، وهي واجهة الأنود، وواجهة الكاثود، وتوليف واكتشاف الإلكتروليتات، وتصنيع البطاريات.
كما استفاد باحثون من شركة Skoltech ومعهد AIRI من الشبكات العصبية ووجدوا أنها قادرة على تحديد المواد الواعدة للإلكتروليت الصلب بالإضافة إلى طلائه الواقي.
وقال المؤلف الرئيسي أرتيم ديمبيتسكي: "لقد أظهرنا أن الشبكات العصبية الرسومية يمكنها تحديد مواد بطارية الحالة الصلبة الجديدة ذات الحركة الأيونية العالية والقيام بذلك بشكل أسرع بكثير من طرق الكيمياء الكمومية التقليدية"، مما قد يؤدي إلى تسريع تطوير مواد بطارية جديدة.
وباستخدام نهج التعلم الآلي المعجل، حدد الباحثون المركبات Li3AlF6 وLi2ZnCl4 كمواد طلاء واعدة للموصل الليثيوم الفائق الأيونية Li10GeP2S12.
الاستثمار في تكنولوجيا SSB
عندما يتعلق الأمر بالاستثمار في شركة تعمل بنشاط على تطوير تكنولوجيا البطاريات ذات الحالة الصلبة، تويوتا (TM ) يقدم إمكانات قوية.
لقد دخلت شركة صناعة السيارات اليابانية في شراكة مع شركة باناسونيك النموذج المرفق مشروع مشترك يُدعى "برايم بلانيت إنرجي آند سوليوشنز"، يُركز على الإلكتروليتات الصلبة القائمة على الكبريتيد. تخطط الشركة لبدء الإنتاج العام المقبل، ومن غير المتوقع بدء الإنتاج الضخم قبل عام 2030، مستهدفةً مدىً يصل إلى 1,000 كيلومتر، وشحنًا سريعًا في 10 دقائق، وهدفًا سنويًا للوصول إلى طاقة إنتاجية تبلغ 9 جيجاوات ساعة.
كما دخلت في شراكة مع شركة Idemitsu Kosan لإنتاج كميات كبيرة من الإلكتروليتات القائمة على الكبريتيد بحلول عام 2027-2028.
تويوتا موتور كورب (TM )
بدأت علاقة تويوتا بالبطاريات ذات الحالة الصلبة منذ ما يقرب من عقدين من الزمان مع إنشاء قسم أبحاث البطاريات، الذي يهدف إلى تطوير الجيل التالي من البطاريات للسيارات الهجينة والكهربائية.
فيما يتعلق بأداء تويوتا موتورز السوقي، فقد كان قويًا جدًا، حيث يُتداول سهمها حاليًا عند 183.60 دولارًا أمريكيًا. ورغم انخفاضه بنسبة 4.87% منذ بداية العام، إلا أنه ارتفع بأكثر من 17% منذ أدنى مستوى له في أبريل. في مارس من العام الماضي، تجاوز سعر سهم الشركة 255 دولارًا أمريكيًا مسجلًا ذروة جديدة.
(TM )
بذلك، تبلغ القيمة السوقية لشركة تويوتا 292.4 مليار دولار أمريكي، وربحية السهم الواحد (لآخر 24.01 أشهر) 7.71، ونسبة السعر إلى الربحية (لآخر 3.27 أشهر) XNUMX. كما تقدم الشركة عائدًا جذابًا على الأرباح بنسبة XNUMX%.
النتائج المالية للشركة للربع الأول من عام 1 أظهرت ارتفعت إيراداتها الصافية بنسبة 6.5% لتصل إلى 314 مليار دولار أمريكي، بينما انخفض دخلها التشغيلي بأكثر من 15% ليصل إلى 31.3 مليار دولار أمريكي. خلال هذه الفترة، باعت الشركة ما مجموعه حوالي 9,362,000 وحدة. ورغم انخفاض المبيعات بمقدار 81,000 وحدة خلال هذا الربع، لا تزال تويوتا العلامة التجارية الأكثر مبيعًا.
ويأتي ذلك بعد أن باعت تويوتا 10.8 مليون مركبة في عام 2024 لتصبح أكبر شركة سيارات في العالم الأكثر مبيعا شركة صناعة السيارات للعام الخامس على التوالي.
أحدث أخبار وتطورات أسهم شركة تويوتا موتور (TM)
انقر هنا للحصول على قائمة بأفضل خمسة مخزونات للبطاريات ذات الحالة الصلبة.
الخلاصة: مستقبل بطاريات الحالة الصلبة
تُعدّ بطاريات الحالة الصلبة واعدةً بمزايا عديدة مقارنةً ببطاريات الليثيوم الشائعة الاستخدام. فرغم أنها توفر أمانًا وكثافة طاقة وعمرًا أطول، إلا أن تحدياتٍ مثل انفصال الواجهات وتكوين الشجيرات لا تزال تعيق انتشارها على نطاق واسع.
هنا، يُمثل الاكتشاف الأخير، الذي يُشير إلى أن خلط بعض الإلكتروليتات الصلبة يُنتج "طبقة شحن فراغية"، مما يُحسّن حركة الأيونات، اتجاهًا جديدًا واعدًا. ومن خلال هذه الاختراقات، إلى جانب التجارب المستمرة التي تُجريها الشركات، يُمكن أخيرًا جعل تقنية SSB قابلة للتطبيق في العالم الحقيقي في الأجهزة المحمولة والمركبات الكهربائية.
انقر هنا لمعرفة المزيد عن الاختراق الذي جعل بطاريات الحالة الصلبة أقرب خطوة إلى الواقع.
الدراسات المشار إليها:
1. وانج، ب.، ليمون، م.س.ر، تشو، ي.، تشو، ك.، أحمد، ز.، وسو، ل. (2025). 1 + 1 > 2 التأثير الناجم عن الشحنة الفراغية في الإلكتروليتات الصلبة. خطابات الطاقة ACSو 10 (3) و 1255 – 1257. https://doi.org/10.1021/acsenergylett.4c03398
٢. وانغ، ت.، تشين، ب.، ليو، ي.، سونغ، ز.، وانغ، ز.، تشين، ي.، يو، كيو.، وين، ج.، داي، ي.، كانغ، كيو.، بي، ف.، شو، ر.، لو، و.، وهوانغ، ي. (٢٠٢٥). إجهاد أنود معدن الليثيوم في بطاريات الحالة الصلبة. علومو 388 (6744) و 311 – 316. https://doi.org/10.1126/science.adq6807
٣. أفارو، ف. س.، أوجونفونمي، ت.، جونغ، س.، ديالو، م. س.، وات، ج.، سكوت، م. س.، وكيم، هـ. (٢٠٢٥). طبقة عازلة مزدوجة من القصدير والكربون لقمع نمو شجيرات الليثيوم في بطاريات الحالة الصلبة بالكامل. أكس نانوو 19 (18) و 17347 – 17356. https://doi.org/10.1021/acsnano.4c16271
4. تشاو، إل.، فينغ، إم.، وو، سي. وآخرون. تصوير تطور واجهة إلكتروليت الليثيوم الصلب باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح. نات كومون 16، 4283 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-59567-8
5. وانج، س.، ليو، ج.، سونج، إكس. وآخرون. الذكاء الاصطناعي يمكّن البطاريات ذات الحالة الصلبة من فحص المواد وتقييم الأداء. نانو مايكرو ليت. 17، 287 (2025). https://doi.org/10.1007/s40820-025-01797-y
