عالمة إيرانية تستخدم الخشب لزيادة عمر بطاريات الليثيوم

كشف فريق من الباحثين بالتعاون مع العالمة الإيرانية، موجغان نجاد، أنّ المكونات المودجودة في الخشب يمكنها تحسين سلامة وعمر بطاريات "الليثيوم - أيون".

فقد أظهرت الدراسة، التي شاركت فيها العالمة الإيرانية، أنّ المواد المستخلصة من الخشب قادرة على تعزيز كفاءة وأمان بطاريات "الليثيوم-أيون"، حيث أنّ هذا الأمر يقلق بعض المستهلكين من المخاطر المرتبطة باستخدام هذه البطاريات التي تُستخدم في كل شيء بدءاً من الهواتف إلى أجهزة الكمبيوتر المحمولة والمركبات الكهربائية.

واكتشف باحثون من جامعة "ميشيغين" الحكومية أنّ هناك مادة طبيعية موجودة في الخشب يمكنها تحسين سلامة البطاريات وفي نفس الوقت إطالة عمرها.

وقامت تشنغتشنغ فانغ، الأستاذة المساعدة في كلية الهندسة بجامعة ميشيغين، وموجغان نجاد، الأستاذة المساعدة في كلية الزراعة والموارد الطبيعية بالجامعة نفسها، بتحويل مادة "الليغنين" – مادة طبيعية توجد في الخشب تساهم في متانته – إلى طبقة رقيقة عازلة للبطاريات. ويمكن استخدام هذه الطبقة في بطاريات "الليثيوم-أيون" لمنع حدوث دوائر قصيرة قد تؤدي إلى حرائق.

وقالت فانغ: "أردنا صنع بطارية أفضل تكون آمنة وفعّالة ومستدامة".

تساعد أقطاب الكاثود "القطب الموجب" والأنود "القطب السالب" داخل البطارية في تدفق الكهرباء. ولإبقاء هذه الأقطاب منفصلة، عادةً ما يصنع الفاصل التجاري من مواد بلاستيكية مثل: "البولي إيثيلين" و"البولي بروبيلين"، والتي قد تتقلّص في درجات حرارة تقترب من 100 درجة مئوية.

ومن دون حماية الفاصل، قد تتلامس أقطاب "الكاثود" و"الأنود" في البطارية، مما يؤدي إلى حدوث دوائر قصيرة عرضية واحتمال اندلاع حرائق أو انفجارات. فيما ظلت الفواصل المصنوعة من "الليغنين" مستقرة خلال الاختبارات ولم تنكمش في الحجم حتى درجات حرارة تصل إلى 300 درجة مئوية.

كذلك اختبر الفريق البحثي سماكات مختلفة من "الليغنين"، ووجد أنّ الطبقات الرقيقة بسماكة 25 ميكرومتر – وهي أرق من ربع شعر الإنسان – كانت الأكثر فعالية في الحفاظ على استقرار داخل البطارية، ومنع تلامس "الأنود" و"الكاثود".

"الليغنين" يحسّن دورة حياة البطارية وشحنها عدة مرات للاستخدام

استخدام العلماء لطبقة "الليغنين" داخل البطارية كان له ميزة إضافية ايضاً، حيث ساهم في تحسين الاستقرار الداخلي للبطارية، وتعزيز دورة حياة البطارية (عدد مرات الشحن والاستخدام).

وقال الفريق البحثي: "تفاجأنا برؤية أنّ طبقة الليغنين حسّنت أيضاً دورة حياة البطارية".

وأضافوا: "لقد زدنا دورة حياة البطارية بنسبة 60%. كما يتميز هذا البحث بصداقته للبيئة"، حيث تمكن الباحثون من إنتاج فواصل "الليغنين" باستخدام طريقة معالجة جافة ومنخفضة التكلفة. وهذا يعني أنهم نجحوا في إنتاج كميات كبيرة من "الليغنين" بحسب الطلب ومن دون استخدام المذيبات الضارة التي تُستخدم عادةً في إنتاج الفواصل التقليدية، والتي قد تكون ضارة بالبيئة.

مذلك استطاع الباحثون من استخدام "الليغنين" ومواد أخرى تتيح تحويل 100% من المواد الخام لصنع طبقة دون توليد أي نفايات أو تلوث.

ويتوفر "الليغنين" وخصوصاًَ "الليغنوسلفونات" طبيعياً وبكثرة، وهو لا يحتاج إلى معالجة إضافية ليعمل في البطاريات.

اقرأ أيضاً: إيران تصنع أجهزة محمولة بحجم بطاقة بنكية لتخطيط القلب في المنزل