الصين تجد حلاً للتغلب على ضعف بطاريات الليثيوم

طائرة بدون طيار قيد الاختبار. الصورة: معهد داليان للفيزياء الكيميائية

وفقًا لموقع ساينس دايركت، أدى التطور السريع للعولمة إلى زيادة كبيرة في الطلب على الطاقة، مما شجع على البحث عن مصادر جديدة للطاقة. تُعدّ بطاريات الليثيوم أجهزة تخزين الطاقة المُفضّلة اليوم، وهي تُستخدم في العديد من الصناعات، من الطائرات بدون طيار إلى المركبات الكهربائية.

على الرغم من إمكاناتها الهائلة، تعاني بطاريات الليثيوم من ضعفٍ خطيرٍ في درجات الحرارة المنخفضة. عند تشغيلها في بيئاتٍ منخفضة الحرارة، تنخفض مقاييس أداء بطاريات الليثيوم، مثل السعة، وقوة الإخراج، وعمر دورة التشغيل، بشكلٍ ملحوظ.

تشير الدراسات إلى أن سعة البطارية قد تنخفض بنسبة 12% في بيئات تقل فيها درجات الحرارة عن -40 درجة مئوية. والجدير بالذكر أن 38% من أراضي الصين من المرجح أن تشهد درجات حرارة أقل من -20 درجة مئوية خلال العام، مما يُشكل تحديات كبيرة لبطاريات الليثيوم.

في 16 مارس، ذكرت صحيفة العلوم والتكنولوجيا اليومية أن فريقًا من الباحثين من معهد داليان للفيزياء الكيميائية بقيادة تشين تشونغوي اختبر بطاريات الليثيوم في طائرات بدون طيار تحلق في درجات حرارة منخفضة للغاية في مدينة موهي بمقاطعة هيلونغجيانغ، شمال شرق الصين.

أظهرت الطائرة المُسيّرة المُختَبَرة أداءً موثوقًا في درجات حرارة منخفضة للغاية، مما يفتح آفاقًا جديدة للعمليات الجوية الشاقة. بفضل الحفاظ على أداء مستقر عند درجة حرارة -36 درجة مئوية، تضمن البطارية استمرارية الطاقة. هذا يجعلها حلاً واعدًا لتطبيقات حيوية مثل استكشاف القطب الشمالي، وحراسة الحدود، والإغاثة في حالات الكوارث، والخدمات اللوجستية.

خلال الرحلة التجريبية، حافظت الطائرة المسيرة على استقرارها وحققت توقعات التحمل رغم برودة الطقس. وقد استوفت الطائرة بنجاح سلسلة من المعايير، بما في ذلك الإطلاق السريع، والتحليق على ارتفاعات عالية، واجتياز مسارات معقدة. علاوة على ذلك، حافظت البطارية على سعتها الثابتة، دون أي انقطاع أو فقدان مفاجئ للطاقة في ظروف البرد القارس.

للتغلب على تدهور بطاريات الليثيوم في ظروف البرد القارس، حسّن فريق البحث في معهد داليان للفيزياء الكيميائية الجهاز بتحسين تركيبة الإلكتروليت وتعديل مادة الأنود، مما أدى إلى توسيع نطاق درجة حرارة تشغيل البطارية بشكل ملحوظ. ونتيجة لذلك، تستطيع البطارية الجديدة توفير طاقة مستمرة في نطاق درجة حرارة يتراوح بين -40 و50 درجة مئوية.

بالإضافة إلى ذلك، حسّن الباحثون نطاق عمل البطارية في الطقس البارد باستخدام نظام إدارة حرارية تكيفية وتصميم معاوقة منخفضة الحرارة. ونتيجةً لذلك، انخفض فقدان متانة البطارية عند درجة حرارة -40 درجة مئوية إلى أقل من 10%، وهو أفضل بكثير من المتوسط الحالي الذي يتراوح بين 30% و50%. هذا يعني أن البطارية الجديدة يمكن أن تساعد الطائرات المسيرة على إكمال مهامها في المناطق الباردة والمرتفعة دون الحاجة إلى إعادة شحن متكررة.

وأضاف السيد تشين تشونغوي أن فريق البحث سيواصل تحسين أداء البطارية وتوسيع نطاق تطبيق هذا الجهاز في البيئات القاسية.