هل يمكن للبطاريات الصلبة توفير أفضل بديل لتخزين الطاقة؟

تحسن أداء البطاريات الكهربائية بشكل مستمر، ولكن بوتيرة بطيئة، ولا تزال بطاريات "أيونات الليثيوم" توفر أفضل مزيج بين الطاقة والكفاءة لمنتجات مختلفة بدءاً بالطائرات دون طيار "درون" ومرورا بالجوالات وانتهاء بالسيارات.

ويبذل باحثون من مختلف دول العالم جهودا لتطوير بطاريات أكثر قدرة وكفاءة، ولم يتوصلوا إلى ما هو أفضل بعد، ولكن المبتكر البريطاني "جيمس دايسون" قال إنه يستثمر ملياري جنيه إسترليني (حوالي 2.7 مليار دولار) لاختراع سيارات كهربائية تعمل ببطارية "الحالة الصلبة"، وتساءل تقرير نشرته "الإيكونوميست" عن مدى قدرة هذا النوع من البطاريات على تزويد العالم بالطاقة وتخزينها.



الليثيوم

- ربما يكون من الصعب على العلماء إيجاد مادة أفضل للبطاريات من "الليثيوم" التي دخلت في صناعة البطاريات القابلة للحمل والبطاريات الكهربائية.

- يتميز "الليثيوم" بخفة الوزن وبكونه معدنا موصلا للكهرباء بدرجة كبيرة، لكنه غير مستقر الأمر الذي أجبر العلماء على استخدامه في بدائل أكثر أمانا مثل "أيونات الليثيوم" (وهي جسيمات يمكن شحنها بالكهرباء).

- تصنع بطاريات أيونات الليثيوم في شكل هياكل مغلفة بمادة تسمى "الإلكترولايت"، ويوجد داخلها سائل جيلاتيني يتحرك بين الأقطاب ذهابا وإيابا أثناء شحن البطارية أو تفريغها.

- يمكن لعيوب في التصنيع أو أضرار عامة في البطارية أن تؤدي إلى حدوث ماس في الدوائر الكهربائية عن طريق "الإلكترولايت" مما يتسبب في ارتفاع حرارة البطارية وربما انفجارها.

- في ضوء ذلك، يتطلع العلماء إلى صناعة بطاريات ذات مادة "إلكترولايت" صلبة – وليست جيلاتينية – كي تكون أكثر أمانا وقوة من بطاريات أيونات الليثيوم.

البطاريات الصلبة

- توجد البطاريات الصلبة بالفعل، وتستخدم عادة كخلايا في حجم العملات المعدنية لتزويد الدوائر الكهربائية بطاقة دعم في أجهزة مثل الحواسب، ويبحث العلماء عن كيفية زيادة قدرتها وتوسيع نطاق استخداماتها لتشغيل سيارات كهربائية.

- تعمل شركة أمريكية ناشئة تسمى "Sakti3" بشكل سري على تطوير بطاريات الليثيوم في حالته الصلبة من خلال عملية ترسيب أغشية رقيقة – وهي طريقة تستخدم لإنتاج الألواح الشمسية وشاشات العرض.

- تهدف الشركة إلى إنتاج بطاريات قليلة التكلفة وذات قدرات أكبر وكفاءة أعلى وإمكانية الاستمرار لفترات أطول فضلا عن معايير أمانها المرتفعة وتوفير طاقة كهربائية كبيرة تكفي لتشغيل سيارات كهربائية لنطاقات أوسع.

- يقول البريطاني "دايسون" إن منتجه الخاص بتطوير سيارة كهربائية تعمل ببطارية صلبة يمكن أن تكون جاهزة للعمل في عام 2020، وهو نفس الإطار الزمني الذي كشفت عنه شركة "تويوتا"  لإطلاق سيارة كهربائية تعمل ببطارية الليثيوم في حالة صلبة.

- بالتزامن مع ذلك، سوف تتواصل عمليات تطوير وخفض تكاليف بطاريات أيونات الليثيوم القائمة مثل تلك التي ينتجها المدير التنفيذي لـ"تسلا" "إيلون ماسك" في مصنع "جيجافاكتوري" بولاية "نيفادا" والتي تقدر تكلفته بحوالي خمسة مليارات دولار.

- يعني ذلك ضرورة تفوق بطاريات الليثيوم في الحالة الصلبة بمراحل على نظيرتها الخاصة بأيونات الليثيوم من أجل جذب الاستثمارات والصناعات إليها – لا سيما فيما يتعلق بخفض التكلفة والأداء – ولو نجحت البطاريات الصلبة في ذلك، فسوف تكون إنجازا حقيقيا.