يعمل باحثون من الولايات المتّحدة مع شركة ‘سامسونغ’ لتطوير نوعٍ جديدٍ من البطّاريّات القابلة لإعادة الشحن (Rechargeable batteries)، من الممكن أن تستمر في العمل حتّى بعد ‘مِئات الآلاف‘ من عمليّات الشحن المستمرّة، وكثافة طاقتها (Energy density) تزيد عن بطّاريّات اليوم بما يقارب نسبة 30% – وكثافة الطاقة عادة هي ‘مقياس طاقة’ لكل وحدة حجم، أو يُقصد بها أيضًا كمّية الطاقة المخزونة في نظامٍ معيّن أو منطقة ما لكلّ وحدة حجم أو كتلة (Per unit volume or mass).

وإنّ المفتاح الأساسيّ في البحث كان في معرفة كيفيّة استخدام كهرل صلب (منحل كهربائيّ – Electrolyte) في النوع الجديد من البطّاريّات، بدلًا من الاعتماد على الكهرل السائل الذي يُستخدم في أيّامنا هذه في بطّاريّة الليثيوم-أيون (Lithium-ion) القابلة للشحن، وغيرها. وفي حالة استخدامنا لكهرل صلب، فإنّ هذا لن يساعد فقط على إطالة عمر البطّاريّات، ولكن بدوره سيساعد أيضًا على زيادة القدرة أو الكمّية التخزينيّة للطّاقة، والكهرل الصلب أكثر أمانًا من نظيره السائل، لإنّه في بعض الأحيان، ترتفع درجة حرارة البطّاريّات التي تعتمد على الكهرل السائل، فتنفجر بالنّهاية مسبّبة أضرارًا كبيرة.

إنّ بطّاريّة الليثيوم-أيون القابلة للشحن، والتي تشغّل العديد من الأجهزة الإلكترونيّة اليوم، مثل الهواتف الذكيّة، الكمبيوترات المحمولة، السجائر الإلكترونيّة، والسيّارات الهجينة، جميعها تعمل مستخدمة مذيبًا سائلاً (Liquid solvent)، وهو المسؤول عن عمليّة نقل الجسيمات المشحونة من قطبٍ إلى آخر، أثناء عمليّة الشحن والتفريغ.

والمشكلة تكمن في أنّ العمليّة قد تتسبّّب بارتفاع درجة حرارة السائل كثيرًا واحتراقه بالنهاية، مسبّبة بذلك حالات خطرة، كأُسطول ‘بوينغ’ المكوّن من 787 طائرة ‘دريملاينر’، الذي تمّ إيقافه في عام 2013، وذلك بسبب تسرّب الكهرل السائل من بطّاريّات الليثيوم-أيون على المناطق الداخليّة لأجسام الطائرات.

وأمّا الكهرل في الحالة الصلبة، ومن ناحية أخرى، فلا يجلب معه هذه المضاعفات. ويقول أحد أعضاء الفريق، ‘غيربراند سيدر’ من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT)، في بيانٍ صحفيّ: “يمكنك أن ترمي البطّاريّة باتّجاه الجدار، وأن تُحضر أيّ مسمار وتثقب البطّاريّة به، وبالنّهاية، لا يوجد هناك شيء ليحترق.” ويقول: “إنّ الكهرل الصلب، سيساعدنا على صنع بطّاريّة شبه مثاليّة، تُساعد على على حلّ معظم المشكلات الحاليّة”، مثل العمر الافتراضيّ، الأمان، والتكلفة، “وعمليًّا، لا يوجد أيّة نتائج سيئة.” ممّا يعني أنّها ستستمر معك خلال الكثير من عمليّات الشحن، حتّى أكثر ممّا تحتاجه أنت.

وبينما كَون فريق سيدر ليس الأوّل الذي سيواصل استخدام الكهرل في الحالة الصلبة، لكنّه الأوّل الذي يكتشف كيفيّة إنجاح استخدامه في البطّاريّات، والتي ستكون قويّة كفاية ليس فقط لتحدّي تكنولوجيّات اليوم، بل وتجاوزها أيضًا. “كان هناك رأيٌ مفادهُ أنّ الموادّ الصلبة لا يمكنها أن تتصرّف بسرعة كافية، لكنّ هذا القول قد تمّ الإطاحة به.”

لقد استخدم الباحثون صنفًا من الموادّ المعروفة باسم ‘موصلات الليثيوم-أيون فائقة التأيُّن – (Superionic lithium-ion conductors)’ – وهي مركّبات من الليثيوم، الجرمانيوم، الفوسفور، والكبريت، لإنتاج المنحل الكهربائيّ (الكهرل). وقد نقلوا لموقع ‘Nature Materials’ أنّهم جعلوا الجسيمات المشحونة تجري بسرعة كافية لاستخدامها في مجال البطّاريّات التجاريّة، وحتّى إنّها تعمل في درجات حرارة باردة، لا تستحملها بطّاريّات الليثيوم-أيون التقليديّة، ما يصل إلى -28 درجة مئويّة.

ونأمل من خلال الشراكة مع شركة التكنولوجيا العملاقة ‘سامسونغ’، أن يُتاح للفريق توفير هذه التكنولوجيّة الجديدة في الأسواق من خلال السنوات القادمة.