وفي مواجهة مشاكل الانفجار، يمكن استبدال أيون الليثيوم بالزنك. يحاول العديد من الباحثين حل المشكلات المتعلقة بتقنية البطاريات هذه.
يتم استخدام الليثيوم أيون على نطاق واسع في بطاريات أجهزتنا الإلكترونية: يتم شحن هذه البطاريات بشكل أسرع وتدوم لفترة أطول وتتميز بكثافة طاقة أعلى من البطاريات التقليدية (غالبًا ما تعتمد على الرصاص). هذه هي الأسباب التي دفعت الشركات المصنعة إلى تفضيل هذه التكنولوجيا في أجهزتنا الإلكترونية، وهذا ما سمح لهواتفنا الذكية بالحصول على مثل هذه التصاميم الرائعة وسياراتنا الكهربائية لتسافر أكثر من 400 كيلومتر.
لقد خصصنا مقالا لهذه التكنولوجيالفهم دورها وكيفية عملها بشكل أفضل. علاوة على ذلك، يجب أن يجيب هذا الملف أيضًا على العديد من الأسئلة التي تطرحها علينا بانتظام.حالة غالاكسي نوت 7ومع ذلك، يدفع المصنعين إلى التفكير في استخدام تقنيات جديدة... وقد تم استئناف الأبحاث في مجال الزنك.
ما هو الزنك؟
أنت تستخدم الزنك بالفعل. تم دمجه في البطاريات القلوية غير القابلة لإعادة الشحن. إذا كنا مهتمين بهذا العنصر الكيميائي، فذلك لأنه أحد المتنافسين على استبدال أيون الليثيوم. من الناحية النظرية، يعتبر الزنك، الممزوج بالهواء، أكثر أمانًا وأقل تكلفة، كما أنه يوفر كثافة طاقة أفضل وهو موجود بكثرة على الأرض. وبالتالي، يمكن أن توفر تقنية أكسجين الزنك طاقة تصل إلى 1370 واط ساعة/كجم، مقارنة بـ 385 واط ساعة/كجم من أيونات الليثيوم، أو حوالي 4 مرات أكثر.الأرقام التي يمكن العثور عليها على المدونة العلمية إيريوس. وفي سيارة تسلا، على سبيل المثال، سيزيد المدى إلى أكثر من 1000 كيلومتر، بدلاً من حوالي 400 كيلومتر اليوم.
كما أن ما يدفع الباحثين لإجراء الأبحاث على هذه التقنية هو قدرتها على التحول إلى أكسيد الزنك، لذا فهي ليست خطيرة،لا يسبب حريقاً على عكس الليثيوم الذي يتفاعل بشكل خطير جداً مع الهواء والماء. كما أنها تسمح بشحن أسرع، ويمكن إعادة تدويرها بسهولة، مما يجعل من الممكن إنشاء بطاريات قابلة لإعادة التدوير بالكامل.
ولكن لماذا لم نعتمد بعد الزنك في بطارياتنا؟
أخيرًا، مع كل هذه الصفات، يبدو أن الزنك مرشح مثير للاهتمام ليحل محل أيون الليثيوم. ومع ذلك، فإن التفاعل الكيميائي وراء هذا العنصر يثير المخاوف. على وجه الخصوص، من خلال عدم وجود محفز هواء مستقر لتحويل الأكسجين إلى هيدروكسيد في مرحلة التفريغ وللتفاعل العكسي أثناء الشحن.
التفاعل الكيميائي وراء الزنك يثير المخاوف
يتم تصنيع أنودات الزنك عادةً عن طريق ربط جزيئات مسحوق الزنك. ومع دورات الشحن وإعادة الشحن، تتشكل طبقة تغصنية أقل موصلية. وبسبب هذا التوزيع غير المتكافئ للشحنات، ستنمو إبر الزنك بشكل أكبر وتخترق في النهاية الحاجز الرقيق الذي يفصل الأنود عن الكاثود. النتيجة: دائرة كهربائية قصيرة تشير إلى نفاد البطارية.
بفضل الدعم المقدم من وكالة ARPA، وهي وكالة أمريكية مسؤولة عن تطوير التقنيات الجديدة، تممختبر أبحاث البحرية الأمريكية أبحاث الزنكوكان الفريق المسؤول عن المشروع قد وجد حلاً للتغلب على مشاكل التفاعلات الكيميائية المستخدمة في البطاريات المعتمدة على الزنك.
يقوم الأنود المسامي بتوزيع التيار بشكل متساوٍ، مما يمنع إنتاج التغصنات
وهكذا يقوم الباحثون بربط أنود الزنك بكاثود النيكل، مما يجعل من الممكن إنشاء أنود مسامي يوزع التيار بشكل أكثر انتظامًا، وذلك لمنع إنتاج التشعبات.
وهكذا تمكنت بطارية الاختبار من الاستمرار لمدة 100 و150 دورة قبل أن تشهد انخفاض سعة الشحن بمقدار النصف. وهذه النتائج مشجعة، لكنها لا تزال بعيدة عن أن تكون جيدة. كما حصل الباحثون على نتائج إيجابية أخرى من خلال مضاعفة عدد الإلكتروليتات في النماذج الأولية المختبرية.
في الوقت الحالي، يعول الجيش الأميركي على الاستخدام في عام 2019. لكن هذا التاريخ يعتمد على التقدم العلمي والإعانات: وهو البرنامج الذي هددت إدارة ترامب مؤخرا بتجميده.
وفي انتظار هذه التطورات، يجري النظر في تقنيات أخرى
وفي الهواتف الذكية، يهتم المصنعون أيضًا بالجرافين. نجح الباحثون في استخدام الجرافين في البطارياتزيادة درجة الحرارة داخل البطاريات(تجنب وقوع الحادث)، مما يسمح، من بين أمور أخرى، بتسريع عملية الشحن. بناة، مثلوتخطط هواوي لدمج هذه التكنولوجيا في المحطات المستقبلية. وفي غضون ذلك، يمكن تسويق أول بطارية خارجية في عام 2017.يقدم شحنًا كاملاً (5000 مللي أمبير) في 5 دقائق.
هل تعلم؟ تتيح لك أخبار Google اختيار الوسائط الخاصة بك. لا تفوتفراندرويدوآخروننوميراما.
