اكتشف العلماء نوعًا جديدًا من ملح الليثيوم الذي يحسن أداء خلايا أيون الليثيوم

في المستقبل ، ستهيمن خلايا أيون الليثيوم على السيارات الكهربائية والتطبيقات الأخرى ، لكن مواد البطاريات الحالية تعاني من أوجه قصور في السلامة والأداء ، مما يعيق تطوير الجيل التالي من البطاريات عالية الأداء. على وجه الخصوص ، يشكل تطوير الإلكتروليت تحديًا رئيسيًا لبطاريات الطاقة العالية التي تنطبق على تخزين الطاقة وتطبيقات المركبات.

اقترح فريق من العلماء بقيادة البروفيسور دوغ ماكفارلين من قسم الكيمياء في جامعة موناش والدكتور ميغا كار ، بالتعاون مع كاليكس المحدودة ، حلاً بديلاً لمواجهة هذا التحدي.

تطوير أملاح الليثيوم لحزم بطاريات أيون الليثيوم واسعة النطاق

وقال البروفيسور ماكفارلين ، "في الوقت الحالي ، ملح الليثيوم المستخدم في خلايا أيون الليثيوم هو سداسي فلوروفوسفات الليثيوم ، ولكن هذه المادة لها مخاطر على السلامة والحرائق وهي سامة. يتم تقليل خطر استخدام هذه المادة جزئيًا في الأجهزة المحمولة الصغيرة. ومع ذلك ، في حزم البطاريات الكبيرة مثل السيارات الكهربائية وأنظمة تخزين الطاقة على نطاق الشبكة في الهواء الطلق ، تزداد المخاطر المحتملة بشكل كبير. علاوة على ذلك ، هناك خطط جارية أيضًا لبطاريات الجهد العالي والطاقة ولكن لا يمكن استخدام سداسي فلوروفوسفات ".

في ورقة حديثة نشرت في مجلة مواد الطاقة المتقدمة ، وصف الكيميائيون نوعًا جديدًا من ملح الليثيوم الذي قد يتغلب على تحديات تصميم الإلكتروليت ويحل محل سداسي فلوروفوسفات.

قال الدكتور بيناياك روي ، المؤلف الرئيسي والباحث في قسم الكيمياء في جامعة موناش ، "هدفنا هو تطوير ملح فلوري آمن لا يتأثر حتى عند تعرضه للهواء. التحدي الرئيسي لهذا الملح الفلوري الجديد هو تجميع نقاء درجة البطارية ، لكننا حققنا هذا الهدف من خلال إعادة البلورة. عند وضعها في بطارية ليثيوم مع كاثود أكسيد منغنيز الليثيوم ، يمكن للبطارية أن تدور أكثر من مرة حتى عند تعرضها للغلاف الجوي. هذا نادر جدًا مقارنة بسداسي فلوروفوسفات شديد الحساسية ".

أملاح الليثيوم الجديدة تجعل خلايا أيون الليثيوم آمنة للغاية

وفقًا لـ DR Roy ، عندما يقترن بمواد كاثود جديدة في بطاريات الليثيوم عالية الجهد ، فإن أداء هذا الإلكتروليت يتجاوز بكثير أداء الأملاح التقليدية. علاوة على ذلك ، وجد الباحثون أيضًا أن الملح مستقر جدًا على مجمع تيار الألومنيوم عند الفولتية العالية ، وهو بالضبط ما يحتاجه الجيل التالي من البطاريات.

مركز التدريب على الطاقة في المستقبل التابع لمجلس البحوث الأسترالي (قوس) ، StorEnergy (من. أو) ، وشارك أيضا في هذا البحث. StorEnergy هو مركز تدريب لتحويل الصناعة ممول من الحكومة الفيدرالية يهدف إلى تدريب ورعاية الجيل القادم من العاملين في صناعة الطاقة الأسترالية وتعزيز التعاون الصناعي والأكاديمي. مدير ستورنيرجي ، الأستاذة ماريا فورسيث من جامعة ديكن ، قالت: يوضح هذا البحث بشكل جيد كيف يمكن للتعاون البحثي الممول من الحكومة مساعدة أستراليا على القيام بدور رائد في الجيل التالي من تكنولوجيا البطاريات الآمنة ".

سيساعد هذا البحث كاليكس على تحقيق هدفه المتمثل في تصنيع خلايا أيون الليثيوم الأسترالية على نطاق واسع وإطلاق أنظمة تخزين الطاقة على نطاق الشبكة في أستراليا.

وقال الدكتور كار: "نأمل في المستقبل القريب تحويل هذه الأنيونات الجديدة إلى أملاح سائلة مستقرة حراريًا وغير قابلة للاشتعال ، مما يسمح للبطاريات بالعمل في درجات حرارة عالية. في ظل الظروف المناخية الحالية ، يعد تصميم تقنيات البطاريات الآمنة والمستقرة أمرًا بالغ الأهمية لتنفيذ حلول الطاقة على نطاق الشبكة المستدامة في أستراليا ".