Language
Country/Area
No result found
من القرن التاسع عشر إلى القرن الحادي والعشرين: ما هي التقلبات المذهلة في تاريخ بطاريات الحالة الصلبة؟
البطاريات ذات الحالة الصلبة (SSBs) هي بطاريات تستخدم إلكتروليتات صلبة لتوصيل الأيونات بين الأقطاب الكهربائية، مع إمكانية توفير كثافة طاقة أعلى من البطاريات التقليدية التي تستخدم إلكتروليتات بوليمرية سائلة أو شبيهة بالهلام. منذ الاكتشاف الأول للإلكتروليتات الصلبة في القرن التاسع عشر، خضعت بطاريات الحالة الصلبة لقرون من التطوير والتحديات، وأخيراً اكتسبت اهتمامًا واسع النطاق في أوائل القرن الحادي والعشرين، وخاصة في تطبيق المركبات الكهربائية.
الأصول التاريخية
يمكن إرجاع أصول بطاريات الحالة الصلبة إلى عام 1831، عندما اكتشف مايكل فاراداي كبريتيد الفضة وفلوريد الرصاص، مما أرسى الأساس للتوصيل الأيوني في الحالة الصلبة. مع مرور الوقت، وخاصة في ستينيات القرن العشرين، أدى اكتشاف مادة β-bauxite الموصلة للأيونات السريعة إلى ظهور موجة جديدة من تكنولوجيا بطاريات الحالة الصلبة. في هذا الوقت، بدأت شركة فورد موتور وشركة NGK اليابانية في تطوير أنظمة بطاريات سائلة من الصوديوم/بيتا البوكسيت/الكبريت ذات كثافة طاقة أعلى.
من القرن العشرين إلى القرن الحادي والعشرين: صعود التطبيقات اللاحقة
مع تقدم التكنولوجيا، في عام 2011، أظهر العالم لأول مرة إلكتروليتًا صلبًا، Li10GeP2S12 (LGPS)، يمكنه التفوق على الإلكتروليتات السائلة في درجة حرارة الغرفة، مما أدى إلى تجدد الاهتمام في صناعة السيارات بتكنولوجيا البطاريات ذات الحالة الصلبة . وقد زادت شركات صناعة السيارات، بما في ذلك تويوتا وفورد، استثماراتها لملاحقة هذه السوق الناشئة. في عام 2017، قام جون جوديير، المؤسس المشارك لبطاريات الليثيوم، باستعراض بطارية زجاجية ذات حالة صلبة تعتمد على إلكتروليت الزجاج، ممهداً الطريق لمستقبل هذه التكنولوجيا.
"إن إمكانات بطاريات الحالة الصلبة لا تكمن فقط في كثافة الطاقة العالية، بل أيضًا في السلامة والأداء العالي."
بعد عام 2020، ومع ظهور QuantumScape وغيرها من الشركات الناشئة، تسارع تطوير بطاريات الحالة الصلبة تدريجيًا. وفي عام 2021، أعلنت تويوتا عن خططها لإطلاق سيارة هجينة مزودة ببطاريات الحالة الصلبة في عام 2025، وهو ما يدل على إمكانات سوقية ضخمة.
المواد والتقنيات المستخدمة في البطاريات ذات الحالة الصلبة
فيما يتعلق باختيار المواد للبطاريات ذات الحالة الصلبة، أصبحت السيراميك مثل سيليكات الليثيوم والزجاج والكبريتيد هي المرشحين الرئيسيين. تتمثل مزايا هذه المواد في أنها توفر استقرارًا حراريًا أعلى وموصلية أيونية. في عام 2023، أطلقت شركة باناسونيك بطارية صلبة مصممة خصيصًا للطائرات بدون طيار، ويمكن شحنها من 10% إلى 80% في 3 دقائق فقط. ولا شك أن هذا الإنجاز سيدفع عجلة الابتكار في مجموعة متنوعة من الأجهزة المحمولة.
التحديات والآفاق
على الرغم من أن بطاريات الحالة الصلبة توفر مزايا أداء كبيرة، إلا أن تطبيقها الواسع النطاق يواجه تحديات مثل التكلفة والمتانة واستقرار المواد. إن تكاليف تصنيع البطاريات ذات الحالة الصلبة ذات الأغشية الرقيقة تحتاج إلى مزيد من التخفيض. ولتحقيق هذه الغاية، تستكشف شركات مختلفة بنشاط طرق إنتاج فعالة ومنخفضة التكلفة. في السنوات القليلة التالية، بدأت شركات تصنيع السيارات الكبرى في إجراء الأبحاث والتطوير في وقت واحد، والعمل معًا لاختراق الاختناقات الفنية المختلفة للبطاريات ذات الحالة الصلبة.
مع زيادة الطلب في السوق ونضج التكنولوجيا، يتوسع نطاق تطبيق بطاريات الحالة الصلبة، من المركبات الكهربائية إلى التكنولوجيا القابلة للارتداء والطائرات بدون طيار وغيرها من المجالات. إن قدرتنا على الوصول إلى قمة تكنولوجيا البطاريات تعتمد على كيفية حلنا للعديد من التحديات التي نواجهها حاليًا وتحقيق التطبيق التجاري في نهاية المطاف. وهذا يجعلنا نتساءل، كيف ستعيد بطاريات الحالة الصلبة تعريف حياتنا اليومية وبيئتنا التكنولوجية في العشرين عامًا القادمة؟"يعتمد مستقبل بطاريات الحالة الصلبة على الابتكار التكنولوجي والتعاون البشري والمثابرة في مواجهة التحديات."
