علماء كوريون جنوبيون يصممون بطارية أخف وأطول مدى للسيارات الكهربائية

أعلن فريق بقيادة الأستاذين جينوو لي (Jinwoo Lee) وهي-تاي جونغ (Hee-Tae Jung) من معهد كوريا المتقدم للعلوم والتكنولوجيا (KAIST)، بالتعاون مع زملاء من جامعة كيونغبوك الوطنية والمركز الوطني للنانوفاب (National NanoFab Center)، عن تقدم واعد في تصميم بطاريات السيارات الكهربائية. وتتمحور الابتكار حول بنية بلا أنود: فمن خلال إزالة الأنود التقليدي المصنوع من الغرافيت، تصبح البطارية أخف وزنًا وأكثر تماسكًا، مما يوفر مساحة أكبر لكثافة طاقة أعلى. وتتمثل المشكلة القديمة في التصاميم الخالية من الأنود في أن الليثيوم المعدني يترسب بشكل غير متساوٍ أثناء الشحن، مكوّنًا نتوءات مدمرة شبيهة بالإبر تُعرف بالتغصنات (dendrites)، تقلّص عمر البطارية. وعالج فريق KAIST هذه المشكلة بتشكيل رقيقة النحاس الخاصة بمجمّع التيار بهياكل أنبوبية مجهرية - يبلغ قطر كل منها نحو 300 نانومتر وارتفاعها 150 نانومتر - باستخدام تقنية الطباعة الحجرية بالترسيب الثانوي (SSL)، وهي تقنية دقيقة مستعارة من تصنيع أشباه الموصلات. وتوفر السطح المُشكَّل مساحة ترسيب أكبر بنحو أربع مرات مقارنة بصفيحة نحاس مسطحة، مما يشجع على ترسب الليثيوم بشكل أكثر تجانسًا. وطبّق الباحثون أيضًا طلاءً فائق الرقة من مادة MXene بسماكة 10 نانومترات يعمل كطبقة تأسيسية، ويعزز تكوّن طبقة حماية مستقرة غنية بفلوريد الليثيوم أثناء التشغيل. وتعمل هذه الخصائص معًا على توجيه الليثيوم للترسب بشكل متجانس وتثبيط نمو التغصنات، مما يمدّد عمر البطارية الفعلي دون زيادة ملموسة في حجمها أو وزنها. وشارك في تأليف الدراسة كمؤلفين أول الباحثون في KAIST إيونجي كيم (Eunji Kim)، وهيونجو جونغ (Hyunju Jung)، وجينوك كيم (Jinuk Kim). ونُشرت النتائج عبر الإنترنت في 1 سبتمبر/أيلول في المجلة العلمية الدولية Advanced Functional Materials.