طفرة في تكنولوجيا البطارية: وقت الشحن لمدة 10 دقائق يمهد الطريق للتبني الشامل لسيارة كهربائية ميسورة التكلفة
يطور العلماء تقنية جديدة لشحن بطاريات السيارات الكهربائية في 10 دقائق فقط.
لقد أتاح اختراق في التصميم وقت شحن مدته 10 دقائق لبطارية السيارة الكهربائية النموذجية. نُشِرَت ورقة بحثية تُفصِّل التركيبة القياسية لوقت الشحن الأقصر والمزيد من الطاقة المكتسبة لنطاق سفر أطول في 12 أكتوبر في مجلة نيتشر.
قال تشاو يانغ وانغ، المؤلف الرئيسي للدراسة، “إن الحاجة إلى بطاريات أصغر وأسرع شحن أكبر من أي وقت مضى”. “ببساطة لا يوجد ما يكفي من البطاريات والمواد الخام الهامة، خاصة تلك المنتجة محليًا، لتلبية الطلب المتوقع.” وانغ هو أستاذ ويليام إي. ديفندرفر للهندسة الميكانيكية في ولاية بنسلفانيا.
تبنى مجلس الموارد الجوية في كاليفورنيا خطة شاملة في أغسطس لفرض قيود على بيع المركبات التي تعمل بالبنزين في الولاية وحظر بيعها في نهاية المطاف. هذا يعني أنه بحلول عام 2035، سيتوقف أكبر سوق للسيارات في الولايات المتحدة بشكل فعال عن محرك الاحتراق الداخلي.
أوضح وانغ أنه إذا كانت مبيعات السيارات الجديدة ستتحول إلى السيارات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات (EVs) ، فسيتعين عليهم التغلب على عيبين رئيسيين. أولاً، إنها بطيئة جدًا في إعادة الشحن. ثانيًا، أنها كبيرة جدًا بحيث لا تكون فعالة ومعقولة التكلفة. بدلاً من قضاء بضع دقائق في مضخة الغاز، يمكن أن تستغرق بعض المركبات الكهربائية طوال اليوم لإعادة الشحن اعتمادًا على البطارية.
قال وانغ، الذي شارك مختبره مع شركة ناشئة مقرها كلية ستيت كوليدج: “تعمل تقنية الشحن السريع الخاصة بنا مع معظم البطاريات كثيفة الطاقة وستفتح إمكانية جديدة لتقليص حجم بطاريات السيارات الكهربائية من 150 إلى 50 كيلو واط في الساعة دون التسبب في شعور السائقين بالقلق من النطاق”. EC Power لتطوير التكنولوجيا. “ستعمل البطاريات الأصغر والأسرع شحنًا على خفض تكلفة البطارية بشكل كبير واستخدام المواد الخام المهمة مثل الكوبالت والجرافيت والليثيوم، مما يتيح الاعتماد الشامل للسيارات الكهربائية بأسعار معقولة.”
وأوضح وانغ أن التكنولوجيا تعتمد على التعديل الحراري الداخلي، وهي طريقة فعالة للتحكم في درجة الحرارة للمطالبة بأفضل أداء ممكن من البطارية. تعمل البطاريات بكفاءة عالية عندما تكون ساخنة، ولكن ليست ساخنة جدًا. كان الحفاظ على البطاريات على الدوام عند درجة الحرارة المناسبة تحديًا كبيرًا لمهندسي البطاريات. وقال وانغ إنه تاريخيًا، اعتمدوا على أنظمة التدفئة والتبريد الخارجية الضخمة لتنظيم درجة حرارة البطارية، والتي تستجيب ببطء وتهدر الكثير من الطاقة.
قرر وانغ وفريقه بدلاً من ذلك تنظيم درجة الحرارة من داخل البطارية. طور الباحثون بنية بطارية جديدة تضيف رقائق نيكل رفيعة للغاية كمكون رابع إلى جانب الأنود والإلكتروليت والكاثود. وأوضح وانغ أنه يعمل كمحفز، حيث ينظم ورق النيكل درجة حرارة البطارية وتفاعلها ذاتيًا مما يسمح بشحن سريع لمدة 10 دقائق على أي بطارية EV تقريبًا.
كتب الباحثون: “البطاريات الحقيقية سريعة الشحن سيكون لها تأثير فوري”. “نظرًا لعدم وجود ما يكفي من المعادن الخام لكل سيارة محرك احتراق داخلي ليتم استبدالها بمركبة كهربائية مجهزة بقدرة 150 كيلو وات في الساعة، فإن الشحن السريع أمر ضروري للمركبات الكهربائية لكي تصبح سائدة.”
قال وانغ إن شريك الدراسة، EC Power ، يعمل على تصنيع وتسويق البطارية سريعة الشحن من أجل مستقبل ميسور ومستدام لكهربة المركبات.
المصدر: scitechdaily
شاهد المزيد:
