شرح: كيف يمكن لأبحاث IIT تحسين أداء بطارية الليثيوم أيون - كانون الثاني 2023

طور باحثون من IIT Guwahati تقنية يمكنها بدقة تقدير إحدى أهم حالات البطارية الداخلية المعروفة باسم SOC ، وهي اختصار لحالة الشحن.

يحاول الباحثون التوصل إلى بدائل أو طرق لتحسين بطاريات ليثيوم أيون. (صورة تمثيلية)

طور باحثون من IIT Guwahati تقنية لتحسين أداء بطاريات الليثيوم أيون القابلة لإعادة الشحن ، والتي تشغل معظم الأجهزة المحمولة المستخدمة اليوم. تم نشر النتائج التي توصلوا إليها في مجلة IEEE Xplore الشهر الماضي.





النشرة الإخبارية| انقر للحصول على أفضل الشرح لهذا اليوم في بريدك الوارد

ما هي بطاريات الليثيوم أيون؟

مُنحت جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2019 بالاشتراك لكل من ستانلي ويتينغهام ، وجون جودينو ، وأكيرا يوشينو. العمل الذي أدى إلى تطوير بطاريات الليثيوم أيون ، والتي تُستخدم في معظم الهواتف المحمولة ، والهواتف الذكية ، والأجهزة اللوحية ، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة ، وبنوك الطاقة ، من بين الأجهزة الأخرى. تم إنشاء أول بطارية Li-ion قابلة للتطبيق تجاريًا بواسطة Yoshino في عام 1985 الذي تم تطويره بناءً على عمل Whittingham و Goodenough. تشير الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم إلى أنه تم وضع أساس بطارية الليثيوم أيون خلال أزمة النفط في السبعينيات ، وفي ذلك الوقت بدأ ويتنجهام في العمل على تطوير أساليب يمكن أن تؤدي إلى تقنيات طاقة خالية من الوقود الأحفوري.





اليوم ، تستخدم معظم المركبات الكهربائية (EV) بطاريات Li-ion أيضًا ، ولكنها تصل ببطء إلى حدودها النظرية للقدرة على توفير ما يقرب من 300 واط في الساعة لكل كيلوغرام من الطاقة. يمكن أيضًا استخدام هذه البطاريات لتخزين الطاقة الشمسية وطاقة الرياح ، مما يعني أنه مع استخدامها على نطاق واسع ، قد يكون من الممكن حتى العيش في مجتمع خالٍ من الوقود.

ومع ذلك ، فإن بعض عيوب بطاريات Li-ion تشمل قابليتها للسخونة الزائدة وكونها عرضة للتلف عند الفولتية العالية لأنها مصنوعة من مواد قابلة للاشتعال والاشتعال. تبدأ هذه البطاريات أيضًا في فقدان قدرتها بمرور الوقت - على سبيل المثال ، بطارية الكمبيوتر المحمول المستخدمة لبضع سنوات لا تعمل بشكل جيد مثل بطارية جديدة.



اقرأ أيضا| Muon G-2: دراسة تاريخية تتحدى كتاب قواعد فيزياء الجسيمات

إذن ، ما الذي طوره الباحثون الآن؟

طور باحثون من IIT Guwahati تقنية يمكنها بدقة تقدير إحدى أهم حالات البطارية الداخلية المعروفة باسم SOC ، وهي اختصار لحالة الشحن. تعكس SOC السعة المتبقية للبطارية ، وهي مقدار الشحن الإضافي الذي يمكن سحبه من البطارية قبل تفريغها بالكامل. قال بيان صحفي صادر عن IIT Guwahati إن معرفة السعة المتبقية تساعد على تحسين استخدام سعة البطارية ، ومنع الشحن الزائد والشحن المنخفض للبطارية ، وزيادة عمرها الافتراضي ، وتقليل التكلفة ، وضمان سلامة البطارية ومحيطها.

لتحسين عمر البطارية وتحسين سعتها ، من المهم التنبؤ بحالاتها المختلفة بدقة. واحدة من هذه الدول هي SOC ، والتي كان من الصعب حتى الآن تقديرها. من خلال عملهم ، اقترح الباحثون نهجًا يتجنب المبالغة في التقدير وبالتالي يساعد في أخذ قياسات دقيقة.



هل توجد بدائل لبطاريات Li-ion؟

يحاول الباحثون إيجاد بدائل أو طرق لتحسين هذه البطاريات. في عام 2019 ، طور مختبر جونز هوبكنز للفيزياء التطبيقية بطارية ليثيوم أيون لا تشتعل فيها النيران.

في وقت سابق من يناير 2020 ، ادعى باحثون من أستراليا أنهم طوروا بطارية ليثيوم-كبريت (Li-S) الأكثر كفاءة في العالم ، قادرة على تشغيل هاتف ذكي لمدة خمسة أيام متواصلة - وهو ما يعادل قدرة السيارة الكهربائية على القيادة لمسافة تزيد عن 1،000 كم.



نضم الان :شرح اكسبرس قناة برقية

في حين أن المواد المستخدمة في بطاريات Li-S لا تختلف عن تلك الموجودة في بطاريات Li-ion ، أعاد الباحثون الأستراليون تشكيل تصميم كاثودات الكبريت (نوع من الموصلات الكهربائية التي تتحرك من خلالها الإلكترونات) لاستيعاب إجهاد أعلى دون انخفاض في القدرة الإجمالية.

تعتبر بطاريات Li-S عمومًا خليفة لبطاريات Li-ion نظرًا لانخفاض تكلفة الإنتاج وكفاءة الطاقة وتحسين السلامة. تكلفة إنتاجها أقل لأن الكبريت متوفر بكثرة.



ومع ذلك ، كانت هناك بعض الصعوبات عندما يتعلق الأمر بتسويق هذه البطاريات ، ويرجع ذلك أساسًا إلى دورة حياتها القصيرة وقدرات الطاقة اللحظية الضعيفة.

شارك الموضوع مع أصدقائك: