نعاني جميعاً من مشاكل في بطاريات هواتفنا المحمولة فإما أنها تفرغ بسرعة أو أنها تستغرق وقتاً طويلاً لإعادة شحنها، وفي الحالتين نضطر لشراء بطارية جديدة بسعر مرتفع إلا أن فريقاً من الباحثين بجامعة ستانفورد وجد حلاً لهذه المشاكل. كيف؟ تابعوا معنا قراءة المقال.

قام باحثون من جامعة ستانفورد بصنع بطارية تتمتع بجميع الخواص التي تمتلكها بطاريات الهواتف المحمولة (ليثيوم-آيون). حيث قام الفريق بالإعلان عن النموذج الأولي لبطارية (الألمنيوم –آيون) التي قاموا بصنعها، في مجلة الطبيعة ، “Journal Nature”الأمر الذي يعتبر أملاً لمستخدمي الهواتف المحمولة وخاصة المدمنين منهم.


Image: http://www.sciencealert.com/images/articles/aluminumbatty_1024.jpg

تمتاز هذه البطارية بِ : زمن شحنها القصير حيث يستغرق شحنها دقيقة واحدة فقط، تحتفظ بالشحن لمدة أطول من نظيراتها التقليدية (بطاريات الليثيوم-آيون)، كما أنها أكثر أماناً منها.
ولطالما كان الألمنيوم محط اهتمام صانعي البطاريات نظراً لكلفته المنخفضة، وقدرته على استيعاب شحن أكبر. لكنَّ جميع المحاولات لصنع هذه البطارية قد باءت بالفشل على مر ثلاثين عاماً. حيث أنَّ هذه البطاريات لم تمتلك القدرة الكافية للعمل كبطارية، كما أنها اتصفت بدورة حياة قصيرة، بالإضافة إلى أنها كانت معرضة للتلف في أي لحظة. وكان السبب الرئيسي لذلك هو صعوبة إيجاد الخليط المناسب للمواد الدَّاخلة في التَّصنيع لإنتاج التيار الكافي بعد عدة دورات شحن.
إلا أنَّ فريقاً من الباحثين في ستانفورد قد تغلب على تلك المصاعب، من خلال استخدام الغرافيت في تصنيع مهبط البطارية (القطب السالب – المكان الذي يغادر منه التيار البطارية)، واستخدام الألمنيوم في تصنيع المصعد (القطب الموجب -المكان الذي يتدفق منه التيار إلى البطارية).


Image: http://blogs.discovermagazine.com/d-brief/files/2015/04/battery.jpg

ثمَّ وُضِعَ هذين القُطبين (السالب "الغرافيت" والموجب "الألمنيوم") مع كهرل (سائل ينحل بالكهرباء) أيوني سائل في (جيب / حقيبة) من البوليمير المرن، حيث أنتجت هذه التركيبة بطارية منخفضة الكلفة وعالية الأداء.



تستطيع بطاريات (الألمنيوم-آيون) أن تنتج 2 فولت من الكهرباء، ويمكن إعادة شحنها أكثر من 7500 مرة دون أي تلف في قدرتها الإجمالية. بينما تَلِفَت بطاريات الألمنيوم التجريبية الأخرى بعد 100 عملية شحن، وبطاريات (الليثيوم-آيون) التقليدية تدوم حوالي 1000 دورة شحن.
كما تمتلك بطارية الألمنيوم ميزة أخرى تتفوق بها على بطاريات (الليثيوم-آيون)، وهي أنها لا تشتعل.
فعلى سبيل المثال، إنَّ صنع ثقب في بطارية (ليثيوم-آيون) قد يسبب احتراقها، بالإضافة إلى أن بطاريات (الليثيوم-آيون) قد تعمل بطرق لا يمكن التنبؤ بها، السبب الذي حذا بعض شركات الطيران الكبرى أن تحظر نقل هذه البطاريات في طائراتها.
مقطع يبين احتراق بطارية (الليثيوم-آيون) عند ثقبها.



ويعمل فريق الباحثين هذا على سد الثغرات في بطاريات (الليثيوم-آيون)، إلا أن المزيد من العمل بانتظارهم، فعلى الرغم من أن قدرة بطارية الألمنيوم هي (2 فولت) إلا أنها غير كافية لتغذية الأدوات والأجهزة الشائعة الاستعمال، كما أنها أقل من قدرة بطاريات الليثيوم المستخدمة في الهواتف المحمولة والتي تتراوح بين (3.7-4.2) فولت. وبالرغم من أن الفريق استطاع انتاج 5 فولت باستخدام بطاريتين ومحوِّل لكن ذلك لا يناسب أجهزتنا من حيث الحجم.
وقال هونغ جي داي "Hongjie Dai" أستاذ الكيمياء في جامعة ستانفورد: "تستطيع بطاريتنا انتاج ما يقارب نصف ما تنتجه بطارية (الليثيوم-آيون) النموذجية، لكنَّ تحسين مواد المهبط سيؤدي في نهاية المطاف إلى زيادة في التيار الكهربائي واستطاعة البطارية. خلافاً لذلك، تمتلك بطاريتنا كل شيء آخر كنت أحلم أن يكون في البطارية: أقطاب غير مكلفة، عامل الأمان، سرعة عالية في الشحن، المرونة ودورة حياة طويلة".
وهيك بيكون مُحبي المحادثات والألعاب على موعد مع حل جذري لمشاكل تفريغ وشحن البطارية.

المصدر: هنا
مصادر الصور:
هنا
هنا
هنا