يمكن أن تدوم بطاريات السيليكون ذات الحالة الصلبة لفترة أطول ويتم شحنها بشكل أسرع

باحثون من جامعة كاليفورنيا في سان دييغوبدعم من LG Energy ، طورت اختراعًا واعدًا يتضمن نوعين شائعين من تقنيات البطاريات. خلقوا بطارية صلبة مع الكل-أنود السيليكون يوفر عمرًا أطول وكثافة طاقة أعلى وشحنًا أسرع – مما يجعل المركبات الكهربائية أرخص وأكثر عملية.

السيليكون هو أكثر مواد الأنود المرغوبة لأنه يحتوي على عشرة أضعاف كثافة الطاقة لأنودات الجرافيت الحالية. تكمن المشكلة في أن أنودات السيليكون تتوسع وتتحلل بسرعة كشحن للبطارية وتفريغها ، خاصة مع الشوارد السائلة المستخدمة حاليًا في خلايا أيون الليثيوم. ساعدتهم هذه المشكلة على إخراج البطاريات التجارية.

وفي الوقت نفسه ، فإن التحدي الذي تواجهه بطاريات الحالة الصلبة (مع المواد الصلبة بدلاً من الشوارد السائلة) هو أنها تستخدم أنودات الليثيوم المعدنية ، والتي يجب حفظها عند درجة حرارة عالية (140 درجة فهرنهايت) أثناء الشحن. في المناخات الباردة تكون أقل عملية وتتطلب سخانات تستخدم طاقة قيمة.

يقول فريق سان دييغو الأمريكي إن حل كلتا المشكلتين هو نوع خاص من أنود السيليكون في بطارية صلبة. قاموا بإزالة الكربون والمادة الرابطة المستخدمة بشكل شائع في أنودات السيليكون واستبدلوا السائل المنحل بالكهرباء بالكهرباء الصلبة القائمة على الكبريتيد.

مع هذه التغييرات ، أثبتوا أن جميع أنودات السيليكون مستقرة جدًا في الإلكتروليت الصلب ، وتحتفظ بكفاءة بنسبة 80 في المائة بعد 500 دورة شحن وتفريغ تم إجراؤها في درجة حرارة الغرفة. وقالت اللجنة إنها سمحت أيضًا بمعدلات شحن أسرع من بطاريات الأنود السليكونية السابقة.

منحت المجموعة بالفعل تراخيص تقنية لشركة تسمى Unigrid Battery ، وتخطط LG لتوسيع أبحاث تخزين الطاقة. وفقًا للمؤلف الرئيسي Darren HS Dan ، فإن هذا العمل واعد بشكل خاص لتخزين الشبكة. ومع ذلك ، فإنه لا يزال في مرحلة الاختبار واتفق الفريق على أنه “لا يزال هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به”. بالطبع ، الكثير من البطاريات التي تعمل بشكل جيد في المختبرات تفشل في القيام بذلك في العالم الحقيقي. نشرت في الورق علم مجلة وظهرت من قبل أرشيف.