عالم السيارات بين يديك أحد الحلول المنتظرة بفارغ الصبر في السباق نحو السيارة الكهربائية للمستقبل هي بطاريات الحالة الصلبة. فالجميع يريدها، لأنها تتمتع بكثافة طاقة أعلى، ويتم إعادة شحنها بشكل أسرع، وتدوم لفترة أطول، كما أنها أكثر أمانًا.
تمثّل بطارية الحالة الصلبة الجديدة نتيجة لأبحاث إضافية، بلغت ذروتها بدراسة جديدة نُشرت في 8 يناير/كانون الثاني 2024 في مجلة نيتشر ماتيريالز Nature Materials تحت عنوان "التدوير السريع لمعدن الليثيوم في بطاريات الحالة الصلبة بواسطة مواد الأنود الحساسة للانقباض".
أطلقت شركة آدن إنرجي الأميركية (Adden Energy) المنبثقة عن جامعة هارفارد تكنولوجيا بطارية الحالة الصلبة الجديدة لتخزين الكهرباء، في محاولة منها للاستغناء عن الوقود الأحفوري. ويمكن أن تعمل بطارية الحالة الصلبة الجديدة هذه لمدة 6 آلاف دورة شحن، وتستغرق 10 دقائق فقط لإعادة الشحن، وهو مقدار الوقت نفسه الذي يستغرقه ملء خزان السيارة بالبنزين.
ثم هناك مشكلة أخرى: الموثوقية. تميل بطاريات الحالة الصلبة، مثل جميع البطاريات الأخرى، إلى التشوه أثناء الشحن والاستخدام. يمكن أن يؤدي غياب السوائل داخل الخلايا إلى ضغوط أكبر يمكن أن تؤثر على الأداء السليم للبطاريات نفسها.
تشير كثافة طاقة البطارية إلى قدرة البطارية على تخزين الطاقة. وهي تأخذ شكلين: كثافة الطاقة الوزنية (Wh/كجم) لقياس إجمالي الطاقة المخزنة لكل وحدة كتلة، وكثافة الطاقة الحجمية (Wh/L) لقياس إجمالي الطاقة المخزنة لكل وحدة حجم. يعد تحقيق كثافة طاقة عالية للبطارية أمراً أساسياً لتوفير أوقات تشغيل أطول وتوسيع نطاق القيادة دون زيادة الوزن أو الحجم. 1.
تمثل بطاريات الحالة الصلبة طفرة في تكنولوجيا تخزين الطاقة، حيث تستخدم الإلكتروليتات الصلبة بدلاً من الإلكتروليتات السائلة أو الهلامية الموجودة في البطاريات التقليدية. يعزز هذا التصميم المبتكر كثافة الطاقة، ويزيل خطر التسرب أو الهروب الحراري، ويطيل …
كثافة الطاقة هي كمية الطاقة المخزنة لكل وحدة من الحجم أو الكتلة لنطاق حجم معين. وهي معلمة مهمة للبطارية. متوسط كمية الطاقة الكهربائية المنطلقة لكل وحدة حجم أو كتلة من البطارية. كثافة طاقة البطارية = مضاعف التفريغ × مضاعف التفريغ / سمك البطارية / عرض البطارية / طول البطارية.
تمثل بطاريات الحالة الصلبة طفرة في تكنولوجيا تخزين الطاقة، حيث تستخدم الإلكتروليتات الصلبة بدلاً من الإلكتروليتات السائلة أو الهلامية الموجودة في البطاريات التقليدية. يعزز هذا التصميم المبتكر كثافة الطاقة، ويزيل خطر التسرب أو الهروب الحراري، ويطيل عمر البطارية، مما يجعل بطاريات الحالة الصلبة مثالية لتطبيقات إعادة الشحن بالطاقة الشمسية.
أطلقت شركة آدن إنرجي الأميركية (Adden Energy) المنبثقة عن جامعة هارفارد تكنولوجيا بطارية الحالة الصلبة الجديدة لتخزين الكهرباء، في محاولة منها للاستغناء عن الوقود الأحفوري. ويمكن أن تعمل بطارية الحالة الصلبة الجديدة هذه لمدة 6 آلاف دورة شحن، وتستغرق 10 دقائق فقط لإعادة الشحن، وهو مقدار الوقت نفسه الذي …
توفر بطاريات الحالة الصلبة خصائص أداء فائقة مقارنة ببطاريات الليثيوم أيون التقليدية. مع كثافة طاقة أعلى، ومعدلات شحن أسرع، وعمر دورة أطول، تتيح بطاريات الحالة الصلبة تخزين الطاقة واستخدامها بشكل أكثر كفاءة عبر مجموعة واسعة من التطبيقات. …
كثافة الطاقة هي كمية الطاقة المخزنة لكل وحدة من الحجم أو الكتلة لنطاق حجم معين. وهي معلمة مهمة للبطارية. متوسط كمية الطاقة الكهربائية المنطلقة لكل وحدة حجم أو كتلة من البطارية. كثافة طاقة البطارية = مضاعف التفريغ × مضاعف التفريغ / سمك البطارية / عرض البطارية / …
بالمقارنة مع البطاريات السائلة التقليدية، تتمتع بطاريات الحالة الصلبة بكثافة طاقة أعلى وأمان واستقرار، وبالتالي لديها آفاق تطبيق واسعة في السيارات الكهربائية ومعدات تخزين الطاقة وغيرها من المجالات. الجزء الثاني: مبدأ عمل بطاريات الحالة الصلبة.
أحد الحلول المنتظرة بفارغ الصبر في السباق نحو السيارة الكهربائية للمستقبل هي بطاريات الحالة الصلبة. فالجميع يريدها، لأنها تتمتع بكثافة طاقة أعلى، ويتم إعادة شحنها بشكل أسرع، وتدوم لفترة أطول، كما أنها أكثر أمانًا. لقد أصبحت التكنولوچيا ناضجة وتقوم العديد من الشركات الآن بإنتاجها في مصانع تجريبية أو بكميات صغيرة.
تشير كثافة طاقة البطارية إلى قدرة البطارية على تخزين الطاقة. وهي تأخذ شكلين: كثافة الطاقة الوزنية (Wh/كجم) لقياس إجمالي الطاقة المخزنة لكل وحدة كتلة، وكثافة الطاقة الحجمية (Wh/L) لقياس إجمالي الطاقة المخزنة لكل وحدة حجم. يعد تحقيق كثافة طاقة عالية للبطارية أمراً …
يشبه الهيكل العام لبطارية الحالة الصلبة تماماً بطاريات الليثيوم أيون التقليدية، ولكن دون الحاجة إلى سائل، كما يمكن أن تكون البطاريات أكثر كثافة وأصغر حجماً. ومن دون الغوص بعمق في أعمالها الداخلية، تستهلك بطاريات الحالة الصلبة الطاقة وتعيد شحنها بنفس الطريقة التي تفعلها وحدات أيونات الليثيوم التقليدية.
تتمثل بعض الاتجاهات القادمة لعام 2023 في صناعة تقنيات البطاريات المتقدمة في زيادة استخدام تقنية الحالة الصلبة، والتكامل مع الطاقة المتجددة، والمواد الخام الصديقة للبيئة.
أطلقت شركة آدن إنرجي الأميركية (Adden Energy) المنبثقة عن جامعة هارفارد تكنولوجيا بطارية الحالة الصلبة الجديدة لتخزين الكهرباء، في محاولة منها للاستغناء عن الوقود الأحفوري. ويمكن أن تعمل بطارية الحالة الصلبة الجديدة هذه لمدة 6 آلاف دورة شحن، وتستغرق 10 دقائق فقط لإعادة الشحن، وهو مقدار الوقت نفسه الذي يستغرقه ملء خزان السيارة بالبنزين.
توفر بطاريات الحالة الصلبة خصائص أداء فائقة مقارنة ببطاريات الليثيوم أيون التقليدية. مع كثافة طاقة أعلى، ومعدلات شحن أسرع، وعمر دورة أطول، تتيح بطاريات الحالة الصلبة تخزين الطاقة واستخدامها بشكل أكثر كفاءة عبر مجموعة واسعة من التطبيقات. (ب). **ميزات أمان استثنائية** إحدى الميزات الأكثر إلحاحًا لبطاريات الحالة الصلبة هي ملف الأمان الذي لا مثيل له.
تتصدر البطاريات ذات الحالة الصلبة ثورة تخزين الطاقة، وخاصة في صناعة السيارات. من خلال تقديم كثافة طاقة أعلى, هذه البطاريات تمكن نطاقات قيادة أطول بالنسبة للسيارات الكهربائية، يعد هذا عاملاً حاسماً في انتشار استخدام السيارات الكهربائية على نطاق واسع.
يشبه الهيكل العام لبطارية الحالة الصلبة تماماً بطاريات الليثيوم أيون التقليدية، ولكن دون الحاجة إلى سائل، كما يمكن أن تكون البطاريات أكثر كثافة وأصغر حجماً. ومن دون الغوص بعمق في أعمالها الداخلية، تستهلك بطاريات الحالة الصلبة الطاقة وتعيد شحنها بنفس الطريقة التي تفعلها وحدات أيونات الليثيوم التقليدية.