صناعة بطاريات السيارت الكهربائية بتقنية نانوتيب
ستعتمد تكنولوجيا المستقبل بشكل كبير على البطاريات خاصةً بطاريات السيارات الكهربائية و صناعة معدات الفضاء، حيث أن الانتقال من سيارات الوقود الأحفوري إلى السيارات الكهربائية خطوة تكنولوجية هائلة، يلزم ذلك صناعة بطاريات خارقة وفق تقنية L'Ultra Fast carbon electrode والتي تمت تسميتها من طرف شركة NAWA Technologies.
سنتحدث في هذا المقال من موقع بصمة عن صناعة بطاريات السيارات الكهربائية:
تحدثنا في المقال السابق عن كيفية الحصول على ايفون 11 مقابل 1 دولار، أمّا الآن نتحدث عن بطاريات السيارات الكهربائية، حيث تعتبر بطارية ليثيوم أيون أكثر أنواع البطاريات شيوعًا في الاستخدام، حيث تشغل الأجهزة الإلكترونية المختلفة، لذا سعت الشركات دوماً لتطوير بطاريات أقوى وأصغر وذات أداء أطول، وتُعدّ بطاريات السيارات الكهربائية من أكبر الاحتياجات المستقبلية طلباً.
ما هي تقنية نانو تيب؟
تعمل الحكومات على الانتقال إلى استخدام السيارات الكهربائية كبديل عن سيارات البنزين، وذلك في سعيها للتخفيف من تأثير الاحتباس الحراري وانبعاثات ثاني أوكسيد الكربون، في حين تراهن العديد من الشركات على تقنية النانو تيب لإحداث تغيير كلي في صناعة بطاريات السيارات الكهربائية وتوسيع مجال استخدامها عبر تطوير أداء البطارية، حيث تُعدّ تقنية النانو المفتاح الأساسي لنشر استخدام السيارات الكهربائية على نطاق واسع.كيفية عمل تقنية نانو تيب
ما هي بطارية النانوتيب؟
توصل العلماء إلى بطاريات النانو التي تستطيع تحويل الطاقة الكيمائية إلى طاقة كهربائية بالتالي تشغيل البطارية، وهي بطاريات يتم تصنيعها باستخدام تقنيات النانو، والمعتمدة في صناعة بطاريات السيارات الكهربائية، تضم بطارية النانوية على جزيئات يقل قياسها عن 100 نانومتر.
تتكون بطارية النانوية من ثلاثة أجزاء وهي:
- قطب موجب يدعى الأنود
- قطب سالب يدعى الكاثود
- مادة إلكتروليت وهي أما صلبة أو سائلة
يتمتع القطب الموجب والسالب بإمكانات كيمائية متنوع، ويتم إنتاج الطاقة الكهربائية من تحويل الطاقة الكيمائية المخزنة بفعل الجهد المطبق عبر الأقطاب الكهربائية، ويتم حالياً الحصول على بطارية ماكرو عبر دمج عدة بطاريات نانوية معاً، ومن المتوقع أن يحدث استخدامها نقلة نوعية في تطوير بطاريات السيارات الكهربائية.
كيف يعمل النانو في البطاريات؟
في الشكل التقليدي من صناعة بطاريات السيارات الكهربائية، يوضع على القطب السالب لبطاريات الليثيوم أيون مادة مسحوق الجرافيت، في حال تم استبدال مسحوق الجرافيت بمواد كربونية نانوية بحجم ميكرومتر، سيؤدي ذلك إلى رفع كفاءة تشغيل البطارية وتحسين معدل إزالة وإدخال الليثيوم، والوصول إلى تحقيق أهداف محددة في البطاريات.
يمكن استخدام الأنانيب النانوية كمواد كربونية نانوية، كونها تستطيع ربط تركيزات أعلى من الليثيوم بسبب تمتعها بمساحة عالية للسطح، يمكن استخدام الأسلاك النانوية أيضاً كمواد سالبة، والتي تصنّع من أكسيد الفاناديوم (V2O5)، أو ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO2) ، أو أكسيد القصدير (SnO).
يواجه هذه الصناعة تحديات كبيرة يتمثل أحدها في القدرة على تكييف التقنيات الجديدة المستخدمة للعمل وفق مقاييس التصنيع الضخمة، وخاصةً في صناعة عملاقة هي صناعة بطاريات السيارات الكهربائية، حيث مازال تطوير بعض هذه المواد في بدايته تجارياً، وتُعدّ المواد المتاحة للأقطاب الكهربائية ذات ثمن باهظ مثل مواد الأكسيد التجارية المتاحة حالياً.
لماذا تم استخدام هذه التقنية؟
عمل الباحثون على إيجاد تركيبات ضغط مثالية للحصول على أكبر استفادة من أداء البطارية، بحيث تكون ذات تكلفة قليلة وحجم صغير، حيث عملوا على تغيير خصائص الأقطاب الكهربائية، ليتمكنوا من استخدام مجموعة متنوعة من المواد النانوية مثل الأسلاك والأنانيب والمسامير النانوية، واستخدامها في الأقطاب الموجبة والسالبة، وتم استخدام المواد النانوية للأسباب التالية:
- رفع قدرة أيونات الليثيوم على الحركة ويقلل من مسار انتشارها.
- رفع كفاءة التفاعل الكهروكيميائي بشكل أكبر عبر رفع درجة التوصيل الكهربائي.
خاتمة المقال
.jpg)