أعلن باحثون من جامعة ستانفورد عن انفراجة محتملة في تكنولوجيا بطاريات الحالة الصلبة، حيث أفادوا بأن طبقة رقيقة من الفضة بمقياس النانو تقوي بشكل كبير القلب الخزفي لهذه البطاريات، التي طالما عانت من التشقق والفشل بمرور الوقت. يقدم هذا الاكتشاف، المفصل في دراسة صدرت في 18 يناير 2026، حلاً واعدًا لعقبة حاسمة تعيق التبني الواسع النطاق لبطاريات الحالة الصلبة.
تتمتع بطاريات الحالة الصلبة، التي تستبدل الإلكتروليت السائل الموجود في بطاريات الليثيوم أيون التقليدية بمادة صلبة، بالقدرة على تخزين المزيد من الطاقة، والشحن بشكل أسرع، وتوفير أمان معزز. ومع ذلك، فقد شكلت هشاشتها المتأصلة تحديًا هندسيًا كبيرًا. اكتشف فريق ستانفورد أن تطبيق طبقة رقيقة ذرّيًا من الفضة على الإلكتروليت الخزفي يساعد على سد العيوب المجهرية ويمنع تشعبات الليثيوم، وهي هياكل شبيهة بالإبر من الليثيوم يمكن أن تسبب ماسًا كهربائيًا وفشل البطارية، من الانتشار.
وأوضح تشاويانغ تشاو، الباحث الرئيسي في المشروع: "تعمل الفضة كعامل ترميم ذاتي". "إنها تملأ الشقوق الصغيرة التي تتشكل حتمًا أثناء تشغيل البطارية، مما يمنعها من النمو بشكل أكبر وتعريض سلامة البطارية للخطر." ووفقًا للباحثين، فإن هذا النهج بسيط وقابل للتطوير نسبيًا، مما يجعله حلاً قابلاً للتطبيق على نطاق واسع للإنتاج بالجملة.
إن تداعيات هذا التطور بعيدة المدى. تعتبر بطاريات الحالة الصلبة تقنية أساسية للمركبات الكهربائية، حيث توفر إمكانية نطاقات قيادة أطول وأوقات شحن أسرع. يمكنهم أيضًا إحداث ثورة في تخزين الطاقة للإلكترونيات المحمولة وتطبيقات نطاق الشبكة. يعتبر الأمان المتزايد لبطاريات الحالة الصلبة، نظرًا للطبيعة غير القابلة للاشتعال للإلكتروليت الصلب، ميزة أخرى مهمة.
لعب استخدام الذكاء الاصطناعي (AI) دورًا حاسمًا في هذا البحث. تم استخدام خوارزميات الذكاء الاصطناعي لتحليل التفاعلات المعقدة بين طلاء الفضة والإلكتروليت الخزفي على المستوى الذري. ساعدت هذه المحاكاة الباحثين على فهم الآليات الكامنة وراء تأثير التقوية وتحسين عملية طلاء الفضة. يتم استخدام الذكاء الاصطناعي بشكل متزايد في علم المواد لتسريع اكتشاف وتطوير مواد جديدة بخصائص مرغوبة.
في حين أن نتائج فريق ستانفورد مشجعة، إلا أن هناك حاجة إلى مزيد من البحث للتحقق الكامل من الأداء والمتانة على المدى الطويل لبطاريات الحالة الصلبة مع طلاء الفضة. يجري الباحثون حاليًا اختبارات مكثفة لتقييم أداء البطارية في ظل ظروف تشغيل مختلفة وعلى مدى فترات طويلة. كما أنهم يستكشفون مواد وتقنيات طلاء بديلة لزيادة تحسين أداء البطارية وتقليل تكلفتها. تتضمن الخطوات التالية توسيع نطاق عملية الإنتاج والشراكة مع الصناعة لطرح هذه التكنولوجيا في السوق.
Discussion
Join the conversation
Be the first to comment