تمكن فريق بحثى بمعهد جورجيا للتكنولوجيا، من التوصل لتطوير علمى يمكن أن يحدث ثورة في سوق السيارات الكهربائية، والتى يعول على استخدامها فى المستقبل لاعتمادها على الطاقة النظيفة ولا تخلف انبعاثات كربونية.  

ونجح الفريق بقيادة هايلونج تشين، فى التوصل لتطوير جديد منخفض التكلفة يمكن أن يحسن بشكل جذرى أداء بطاريات الليثيوم أيون وتكلفتها، مما يؤدى إلى طفرة فى سوق المركبات الكهربائية وأنظمة تخزين الطاقة واسعة النطاق.

وبيّنت الدراسة، التي نشرتها مجلة Nature Sustainability، أن البطاريات تشكل حاليا نحو 50% من إجمالي تكلفة السيارات الكهربائية، وهو ما يجعل هذه السيارات التى تعمل بالطاقة النظيفة أكثر تكلفة من نظيراتها التي تعمل بالاحتراق الداخلى والتى تفرز غازات الاحتباس الحرارى، إلا أن اختراع فريق تشين قد يغير التوجه نحو هذه المركبات الأرخص.

بديل أقل تكلفة وأكثر استدامة

وقال تشين، وهو أستاذ مشارك في كلية جورج دبليو وودروف للهندسة الميكانيكية وكلية علوم وهندسة المواد إنه "لفترة طويلة كان الناس يبحثون عن بديل أقل تكلفة وأكثر استدامة لمواد الكاثود الموجودة في البطاريات، أعتقد أننا حصلنا على واحد".

وأضاف تشين أن الكشف الجديد تغيير جذرى، وسوف يعمل على تحسين سوق السيارات الكهربائية بشكل كبير - وسوق بطاريات الليثيوم أيون بالكامل.

وأوضح أنه بالمقارنة بالبطاريات القلوية والرصاصية الحمضية القديمة، تخزن بطاريات الليثيوم أيون المزيد من الطاقة في عبوة أصغر وتشغل الجهاز لفترة أطول بين الشحنات، ولكن بطاريات الليثيوم أيون تحتوى على معادن باهظة الثمن، بما في ذلك العناصر شبه الثمينة مثل الكوبالت والنيكل، كما أن تكاليف تصنيعها مرتفعة.

وأشارت الدراسة إلى أنه لم يتم تسويق سوى أربعة أنواع من الكاثودات بنجاح لبطاريات الليثيوم أيون، وسوف يكون الكاثود الذي ابتكره تشين هو النوع الخامس، وهو ما يمثل خطوة كبيرة إلى الأمام فى تكنولوجيا البطاريات وتطوير بطاريات الليثيوم أيون ذات الحالة الصلبة بالكامل.

توفير 70% من تكلفة البطاريات

ويعزز التطوير الجديد كفاءة البطارية وموثوقيتها بشكل كبير ويجعلها أكثر أمانًا وقادرة على تخزين المزيد من الطاقة، وتشكل هذه البطاريات، التي لا تزال في مرحلة التطوير والاختبار، تحسنًا كبيرًا.

ونجح تشين وزملاؤه في تطوير حل ميسور التكلفة ومستدام، ومع استخدام الكاثود FeCl3، والإلكتروليت الصلب، وأنود معدن الليثيوم، فإن تكلفة نظام البطارية بالكامل تبلغ 30-40% من تكلفة بطاريات الليثيوم الحالية التى تبلغ 50% من تكلفة السيارة، أى أن التطوير الجديد يوفر بين 60% إلى 70% من تكلفة البطاريات الحالية، أى أنه يوفر ما بين 30% إلى 35% من تكلفة السيارة.

5 سنوات لتطبيق التقنية الجديدة 

وقال تشين "إن هذا لن يجعل السيارات الكهربائية أرخص بكثير من سيارات الاحتراق الداخلى فحسب، بل إنه يوفر أيضًا شكلًا جديدًا وواعدًا لتخزين الطاقة على نطاق واسع، مما يعزز مرونة الشبكة الكهربائية، بالإضافة إلى ذلك، فإن الكاثود الخاص بنا من شأنه أن يحسن بشكل كبير من الاستدامة واستقرار سلسلة التوريد لسوق السيارات الكهربائية".

ووفقًا لتشن، فإنه قد لا يستغرق الأمر أكثر من خمس سنوات قبل أن تصبح هذه التقنية قابلة للتطبيق تجاريًا في المركبات الكهربائية، وفى الوقت الحالى، سيواصل الفريق التحقيق المواد ذات الصلة.