تمكن باحثون صينيون من تطوير بطارية صوديوم مبتكرة، تتصدى للانهيار الحراري – وهو أحد أخطر التحديات التي تواجه البطاريات – وذلك عن طريق تشكيل ما يعرف بـ “جدار حماية ذكي” داخل البطارية نفسها.
وقد قاد فريق بحثي من “الأكاديمية الصينية للعلوم” بقيادة البروفيسور “Yong-Sheng Hu” من معهد الفيزياء، المتخصص في تطوير مواد متقدمة لبطاريات الصوديوم والليثيوم، جهود تطوير محلول إلكتروليتي ذاتي الحماية وغير قابل للاشتعال، يعمل على منع الانهيار الحراري من الحدوث داخل البطارية.
وتجدر الإشارة إلى أن الانهيار الحراري يحدث عندما تتجاوز حرارة البطارية قدرتها على التبريد، مما يؤدي إلى ارتفاع سريع في درجة الحرارة يتجاوز 20 درجة مئوية في الدقيقة، الأمر الذي قد يتسبب في انبعاث الغازات، أو اندلاع الحرائق، أو حتى حدوث انفجارات.
وتقوم التقنية الجديدة على استخدام إلكتروليت قابل للبلمرة، يتحول إلى طبقة داخلية صلبة عند بلوغ درجة الحرارة 150 درجة مئوية، مما يشكل حاجزًا يمنع انتقال الحرارة ويوقف التفاعل المتسلسل قبل أن يتفاقم ويتحول إلى فشل كارثي؛ أي أن البطارية تقوم ببناء “جدار حماية داخلي” تلقائيًا عند الحاجة.
وكشفت الاختبارات التي أجريت على خلية أسطوانية بسعة 3.5 أمبير-ساعة عن قدرة البطارية على مقاومة الانهيار الحراري بشكل كامل، حتى في ظل اختبارات اختراق المسامير، وظلت البطارية مستقرة عند درجات حرارة تصل إلى 300 درجة مئوية، دون ظهور أي دخان أو حريق أو انفجار.
وأكد الباحثون أن هذه التحسينات في مجال السلامة لم تؤثر سلبًا على أداء البطارية، التي تحقق كثافة طاقة تصل إلى 211 واط-ساعة لكل كيلوغرام، وتعمل بكفاءة ضمن نطاق واسع من درجات الحرارة يتراوح بين -40 و60 درجة مئوية، مع الحفاظ على استقرارها عند فولتية تتجاوز 4.3 فولت.
وأوضح الفريق أن هذا الإنجاز سيساهم في تسريع وتيرة تبني بطاريات الصوديوم في القطاعات التي تولي السلامة أهمية قصوى، مثل السيارات الكهربائية، والشاحنات الثقيلة، وأنظمة تخزين الطاقة واسعة النطاق، وخاصة في الصين.
