بطارية الأحلام: تقنية جديدة تسمح بتطوير بطاريات تشحن خلال ثواني!

لا يوجد أي داعي للحديث عن أكبر كوابيس مستخدمي الهواتف الذكية: البطاريات. فمن ناحية، يتوجب على المستخدمين شحن بطارياتهم بشكلٍ دوريّ لضمان استمرار عمل هاتفهم، ومن ناحيةٍ أخرى، تعاني البطاريات من ضعف الأداء مع مرور الزمن. الخبر الجيد أن كل هذه المخاوف من شأنها أن تتبدد وفقًا لبحثٍ علميّ جديد.

يتم العمل حاليًا على إيجاد طرق ووسائل من أجل تحسين أداء بطاريات شوارد الليثيوم Li-Ion المستخدمة على نطاقٍ واسع في الأجهزة الإلكترونية، سواء كانت حواسيب محمولة أو حواسيب لوحية أو هواتف ذكية أو حتى ساعات ذكية، والعديد من الأجهزة الإلكترونية الأخرى، مثل شركة سوني على تعمل على تطوير بطاريات كبريت الليثيوم، وشركة هيتاشي التي تسعى لتطوير أداء بطاريات شوارد الليثيوم نفسها. على الرغم من الأداء الجيد لهذه البطاريات من حيث كثافة الطاقة الكبيرة التي تستطيع تخزينها، إلا أنها لا تزال تمتلك سلبيات تتعلق بسرعة الشحن من ناحية، ومن تناقص عمرها الافتراضيّ من ناحيةٍ أخرى، حيث يمكن لبطاريات شوارد الليثيوم أن تعمل بشكلٍ ممتاز حتى حوالي 1500 دورة شحن/تفريغ (بشكلٍ وسطيّ) ليبدأ بعدها أداء البطارية بالانخفاض.

بالنسبة للحلول المُقترحة فهي تتضمن استخدام مواد وطرق جديدة لبناء البطاريات، أشهرها المكثفات الفائقة Supercapacitor التي تعد من أفضل وسائل تخزين الطاقة بفضل قدرتها المميزة على الشحن والتفريغ بسرعةٍ عالية جدًا، والتي تصل إلى عدة ثواني. المُشكلة أن تصنيع بطارية لهاتفٍ ذكيّ اعتمادًا على المكثفات الفائقة، بحيث تمتلك نفس كثافة الطاقة الخاصة ببطاريات شوارد الليثيوم سيؤدي إلى جعل حجم البطارية كبير جدًا.

لذلك عمل فريق بحثيّ من جامعة فلوريدا UCF على إيجاد حلٍ مبتكر لهذه المشكلة، وذلك عبر اللجوء لتقانة النانو Nanotechnology واستخدام مادة الجرافين، التي يعول عليها الباحثون بشكلٍ كبير لتقدم حلولًا فعالة في مجال الإلكترونيات. ما قام به الباحثون هو بناء مكثفٍ فائق اعتمادًا على مادة الجرافين، حيث تتكون البطارية من أسلاكٍ صغيرة ذات ثخانة من رتبة النانومتر تم تغطيتها بمادة الجرافين ثنائية البعد، ما أدى بالنتيجة للحصول على نواةٍ ذات ناقلية عالية (بفضل الخواص الكهربائية لمادة الجرافين) تؤمن سرعة كبيرة لحركة وتبادل الشحنات، ما يعني بالنتيجة سرعة شحن وتفريغ عالية. بالإضافة لذلك، وبفضل الخواص البنيوية لمادة الجرافين، تمكن الباحثون من جعل نواة البطارية الخاصة بهم كثيفة، ما يعني الحصول على كثافة شحنات كهربائية عالية مماثلة لتلك الموجودة في بطاريات الليثيوم.

لذلك عمل فريق بحثيّ من جامعة فلوريدا UCF على إيجاد حلٍ مبتكر لهذه المشكلة، وذلك عبر اللجوء لتقانة النانو Nanotechnology واستخدام مادة الجرافين، التي يعول عليها الباحثون بشكلٍ كبير لتقدم حلولًا فعالة في مجال الإلكترونيات. ما قام به الباحثون هو بناء مكثفٍ فائق اعتمادًا على مادة الجرافين، حيث تتكون البطارية من أسلاكٍ صغيرة ذات ثخانة من رتبة النانومتر تم تغطيتها بمادة الجرافين ثنائية البعد، ما أدى بالنتيجة للحصول على نواةٍ ذات ناقلية عالية (بفضل الخواص الكهربائية لمادة الجرافين) تؤمن سرعة كبيرة لحركة وتبادل الشحنات، ما يعني بالنتيجة سرعة شحن وتفريغ عالية. بالإضافة لذلك، وبفضل الخواص البنيوية لمادة الجرافين، تمكن الباحثون من جعل نواة البطارية الخاصة بهم كثيفة، ما يعني الحصول على كثافة شحنات كهربائية عالية مماثلة لتلك الموجودة في بطاريات الليثيوم.