العلماء البريطانيون اكتشفوا أفضل بطاريات صوديوم في العالم، لكن كسلهم أدى إلى هذا الإنجاز

نهج جديد للكاتود في بطاريات الليثيوم-أيون: الماء كعنصر نشط

وجد علماء من جامعة سوري (إنجلترا) أن ترك الماء داخل هيكل الكاتود المصنوع من هيدرات نترات الفاناديوم (NVOH) يضاعف تقريباً سعته.

عادةً عند تصنيع هذا المادة يتم إزالة الرطوبة: التسخين إلى درجات حرارة عالية لإزالة “الترطيب”، مع اعتبارها ضارة لأداء البطارية. قرر الباحثون العكس – عدم إزالة الماء. النتيجة تفوقت على التوقعات.

كيف يعمل التأثير
- يمدد الماء طبقات المادة: جزيئات الماء تخلق مساحة إضافية بين الطبقات، ما يسهل دخول أيونات الصوديوم.
- الحجم المتزايد للأيونات يؤدي إلى سعة أعلى.
- عناصر اختبار مع NVOH الرطبة تحملت أكثر من 400 دورة شحن‑فك دون تدهور ملحوظ.

علاوة على ذلك، تُظهر هذه الكاتود سرعة شحن عالية وسعة محددة مبهرة، ما يجعلها واحدة من الأفضل في سوق بطاريات الصوديوم-أيون اليوم.

لماذا هذا مهم
المؤشر التقليدي NVOH (مُجفف) مقابل NVOH الرطب:
التكلفة: مرتفعة بسبب إزالة الرطوبة المعقدة؛ منخفضة – إجراء بسيط.
الأمان: متوسط، قد يحدث ارتفاع حرارة؛ عالي جداً: الماء يقلل خطر الاشتعال.
توفر المواد: يعتمد على عناصر نادرة؛ يستخدم الصوديوم المتوفر على نطاق واسع.
البيئة: استخراج وإعادة التدوير أقل “نظافة”؛ سلسلة إمداد أكثر “خضراء”.

بطاريات الصوديوم-أيون تعتبر في المجمل أكثر أماناً من بطاريات الليثيوم-أيون. إضافة الماء إلى الكاتود يعزز هذا التأثير ويجعل التقنية أكثر جاذبية للتطبيقات السائدة.

ليس فقط تخزين الطاقة
أشار العلماء إلى أن NVOH يظل نشطًا حتى في المياه المالحة، ما يفتح آفاق الاستخدام المزدوج:

1. الطاقة – تخزين الكهرباء.
2. معالجة الماء – إزالة الملح من مياه البحر.

في النهاية يمكن إنشاء بطارية “ذكية” تشحن وتُنظف الماء في آن واحد، وهو أمر حاسم للمنطقة التي تفتقر إلى موارد المياه العذبة.

النتيجة
بترك الرطوبة داخل هيكل الكاتود، حصل الباحثون على مادة ذات سعة تقريباً مضاعفة، استقرار دوري ممتاز وأمان عالٍ. قد يصبح هذا الاكتشاف مفتاحًا لبطاريات صوديوم-أيون أكثر تكلفة وبيئية نظيفة، وكذلك أنظمة مبتكرة لإنتاج مياه عذبة من البحر.