الطاقة
بطاريات الجيل التالي تحصل على دفعة مع الإلكتروليتات المجمّدة بالضغط البارد
أضف Securities.io إلى مصادرك المفضلة على Google
صنع باحثون في جامعة ولاية بنسلفانيا إلكتروليتاً صلباً مركباً للبطاريات باستخدام التلبيد البارد عند نحو 150 درجة مئوية. سمحت الحرارة الأقل بدمج حبيبات خزفية مع هلام بوليمري موصل للأيونات. نُشرت الدراسة في أبريل 2025 بدورية Materials Today Energy. هذه نتيجة مخبرية، وليست بطارية تجارية ثبت أداؤها في سيارة كهربائية.
ما دور الإلكتروليت؟
ينقل الإلكتروليت أيونات الليثيوم بين قطبي البطارية أثناء الشحن والتفريغ. وتستخدم بطاريات كثيرة حالياً إلكتروليتاً سائلاً قابلاً للاشتعال، لذلك يجري البحث عن بدائل صلبة. قد يقلل الإلكتروليت الصلب بعض المخاطر، لكنه لا يجعل البطارية بأكملها غير قابلة للاشتعال تلقائياً ولا يلغي الحاجة إلى إدارة الحرارة.
تحدي التلبيد التقليدي
يتطلب تكثيف المواد الخزفية عادة درجات حرارة مرتفعة قد تصعّب دمج البوليمرات الحساسة للحرارة. كما تعوق مقاومة الحدود بين الحبيبات انتقال الأيونات. يستخدم التلبيد البارد حرارة أقل وضغطاً وطوراً سائلاً مؤقتاً للمساعدة على التكثيف. ولا تعني كلمة «بارد» أن التصنيع يجري عند درجة حرارة الغرفة.
ماذا صنع الباحثون؟
جمع الفريق في الدراسة الأصلية مادة LATP الخزفية مع هلام من سائل أيوني بوليمري يسمى PILG. توزع الهلام عند حدود الحبيبات لتقليل مقاومة مرور الأيونات. واستُخدمت مطيافية الممانعة الكهروكيميائية أثناء عملية التصنيع لمراقبة تشكّل الواجهات بين المكونات.
المصدر: جامعة ولاية بنسلفانيا
القياسات وحدودها
بلغت الموصلية الأيونية عند درجة حرارة الغرفة 4.2 × 10−4 سيمنز/سم في خلية صغيرة و5.15 × 10−4 سيمنز/سم في خلية منفصلة تحت ضغط 20 ميغاباسكال. واستمرت عملية ترسيب الليثيوم ونزعه في خلية متماثلة 250 ساعة. وفي اختبار منفصل لخلية نصفية عند 55 درجة مئوية، سُجل انخفاض في السعة بنحو 0.03% لكل دورة خلال 220 دورة. هذه تجارب مختلفة، ولا تثبت العمر التشغيلي لبطارية تجارية كاملة.
ذكرت الجامعة أن نافذة الاستقرار الكهروكيميائي للمادة تمتد تقريباً من صفر إلى 5.5 فولت. قد يساعد ذلك في دراسة الأقطاب الموجبة ذات الجهد الأعلى، لكنه لا يثبت تلقائياً زيادة الطاقة أو سرعة الشحن أو سلامة جميع تصاميم الخلايا.
من المختبر إلى الإنتاج
قد تتيح الحرارة المنخفضة جمع مواد يصعب دمجها بالطريقة المعتادة وقد تخفض الطاقة المطلوبة في بعض مراحل التصنيع. ما زال من الضروري اختبار الجودة عند التوسع، والأداء في خلايا كاملة، وإعادة التدوير، والتكلفة الفعلية. وصف الباحثون الإنتاج المستدام واسع النطاق بأنه هدف تالٍ، ولم يعلنوا موعداً مضموناً لطرح تجاري خلال خمس سنوات.
سوليد باور تعمل على تقنية مختلفة
تطوّر شركة سوليد باور (SLDP ) إلكتروليتات صلبة وتقنيات بطاريات أخرى، وتركز بصورة خاصة على مواد الكبريتيد. لم تشارك في دراسة LATP-PILG بجامعة ولاية بنسلفانيا. ولا تعني نتيجة البحث الجامعي تلقائياً ارتفاع مبيعات الشركة أو عائد سهمها.
SLDP مخطط السعر
أخبار سوليد باور
الخلاصة
أتاح التلبيد البارد جمع الخزف والبوليمر في إلكتروليت صلب أظهر موصلية واعدة في المختبر. ويلزم اختبار الخلايا الكاملة والتصنيع الصناعي قبل الحكم على أثره في السيارات أو التكلفة أو العمر أو السلامة الشاملة.
الدراسة والمصدر
ب. ني وآخرون، «Probing cold sintering-regulated interfaces and integration of polymer-in-ceramic solid-state electrolytes»، Materials Today Energy، المجلد 49، المقال 101829 (2025)؛ جامعة ولاية بنسلفانيا، 24 أبريل 2025.
