تزداد أهمية حلول تخزين الطاقة لضمان الإمداد المستمر لأنظمة الطاقة أثناء الليل أو في الأوقات التي لا تتوفر فيها مصادر الطاقة مثل الشمس والرياح، مع انتقال العالم إلى استخدام مصادر الطاقة المتجددة، وتحتفظ بطاريات أيون الليثيوم بموقعها في طليعة تلك الحلول، كما تُعتبر الأقطاب السالبة الغنية بالنيكل هي الجزء المهم بالنسبة للتقدم التكنولوجي في هذه البطاريات.
قام فريق من الباحثين يشمل الأستاذ الدكتور شو باو لوكى بجامعة خليفة، باستكشاف الطبيعة المعقدة لهذه الأقطاب السالبة، مع التركيز على الحلول الشاملة لتعزيز كثافة الطاقة واستقرارها، حيث تعاون الأستاذ الدكتور شو باو لوكى مع باحثين من جامعة نوتنغهام وجامعة مالايا في ماليزيا وجامعة شيامن في الصين وجامعة نانيانغ التكنولوجية في سنغافورة وجامعة فنغ شيا في تايوان، ومهدت نتائجهم التي نُشرت في المجلة العلمية "كلينر برودكشن" المعنية بالبحوث المتعلقة بالإنتاج الأقل تلوثًا والبيئة والاستدامة، الطريق أمام مستقبل يعتمد على تكنولوجيا البطاريات المتقدمة.
تتميز الأقطاب السالبة الغنية بالنيكل بسعتها النوعية العالية وقدرتها العالية على العمل، كما أنها تمثل وسيلة واعدة للبطاريات ذات الكثافة العالية من الطاقة، ولكن بعض التحديات التي تواجهها مثل عدم الاستقرار والمخاوف المتعلقة بالسلامة ووجود مركبات الليثيوم المتبقية، دفعت الباحثين إلى البحث عن حلول مبتكرة، حيث يهدف البحث المستمر الذي يركز على الاستدامة وتحسين الأداء، إلى مواجهة هذه التحديات وإطلاق العنان للإمكانات الكاملة للأقطاب السالبة الغنية بالنيكل.
من جهته قال الأستاذ الدكتور شو: "أظهرت التطورات الأخيرة في تقنيات الطلاء والاستراتيجيات الجديدة لإضافة الشوائب نتائج واعدة فيما يتعلق بمواجهة هذه التحديات وتعزيز العمر الافتراضي لأداء بطاريات أيون الليثيوم واستدامتها".
تهدف تقنيات الطلاء المتقدمة إلى تحسين السلامة الهيكلية للأقطاب السالبة وبالتالي تعزيز أدائها وعمرها الافتراضي، حيث يؤدي استخدام مواد معينة مثل الكربون لطلاء الأقطاب السالبة إلى تخفيف التفاعلات الجانبية الضارة، بالإضافة إلى مساهمته في المحافظة على استقرار البطاريات وكفاءتها، كما أن استراتيجيات إضافة الشوائب تضيف عناصر محددة في مادة القطب السالب، ما يساهم في تحسين أداءه العام، ويمكن أن يؤدي اختيار العناصر المستخدمة بعناية إلى تعزيز الخصائص الكهروكيميائية وتحسين قدرتها واستقرارها ومقاومتها للتدهور.
أضاف الأستاذ الدكتور شو: "تم إثبات أهمية الأقطاب السالبة الغنية بالنيكل في بطاريات أيون الليثيوم في مجال تكنولوجيا البطاريات المتقدمة، وقد كشفنا في بحثنا عن التحديات المعقدة المرتبطة بهذه الأقطاب السالبة، والتي نأمل أن تمهد الطريق أمام المساعي المستقبلية في علم النانو وعلوم المواد والهندسة المستدامة.”
ترجمة: مريم ماضي