أبحاث جديدة لتصنيع بطاريات نحيفة طويلة العمر

شهد الأسبوع الماضى إعلان أكثر من جامعة عن أبحاث جديدة لتطوير تقنية تصنيع البطاريات‏، بحيث يمكن إنتاج بطاريات خفيفة الوزن شديدة النحافة ذات طاقة كثيفة.‏ وكذلك تحافظ على البيئة ويمكن تصنيعها بأى شكل مطلوب‏، ففي جامعة ستانفورد توصل الباحثون إلي تقنية جديدة لتصنيع البطاريات‏,‏ يمكنهم بواسطتها تصنيع بطارية فائقة النحافة في مرونة وسمك الورق‏,‏ ويمكن ثنيها وطيها مثل الورق تماما‏,‏ وتعتمد هذه البطارية المرنة علي طبقة مزدوجة تغطي قطعة من الورق‏,‏ ويبلغ سمكها‏300‏ ميكرومتر‏(‏ أي ثلث ملليمتر تقريبا‏).‏
تبشر البطارية الجديدة القابلة للشحن بعصر من الأجهزة النحيفة التي تمتاز بالمرونة وخفة الوزن ويمكن ثنيها وطيها بسهولة‏,‏ وتعتمد هذه البطارية علي التقنية الواعدة‏:‏ أنابيب الكربون الدقيقة الحجم‏,‏ و قام الباحثون باستخدام قطعة من الورق ثم طلائها بهذه الأنابيب الكربونية ثم بطبقة من الليثيوم المطعم بالمعدن‏,‏ وهي نفس التركيبة المستخدمة في بطاريات أيون الليثيوم الحالية‏,‏ وتمكن الباحثون من تخزين الطاقة في هذه البطارية ذات الطبقة المزدوجة من أنابيب الكربون والليثيوم‏.‏ ولم يكتف الباحثون بالناحية النظرية للتقنية‏,‏ بل صنعوا نماذج أولية لبطاريات شديدة المرونة والنحافة تبلغ كثافتها‏300‏ ميكرومتر ويمكنها تخزين الطاقة بكثافة أعلي من البطاريات الحالية‏.‏
وعلي الرغم من أن هذه التقنية لا تزال في بداياتها‏,‏ ومن المؤكد أن أمامها فترة حتي تصل إلي مرحلة النضج والتصنيع التجاري‏,‏ لكن ليس بمقدور أحد أن يتكهن بمقدار هذه الفترة‏,‏ في ظل الثورة التقنية والعلمية التي يشهدها العالم حاليا‏,‏ وعندما يتمكن الباحثون من الوصول إلي طرق للتصنيع التجاري‏,‏ فلنتوقع من الآن هواتف محمولة في سمك ومرونة الورق‏,‏ بحيث يمكنك طيه تماما مثل الورق‏.‏
من العجيب أن أبحاث العلماء في مختلف أصقاع العالم تتزامن وتكمل بعضها البعض رغم أنه لا يوجد تنسيق مسبق‏,‏ ففي بكين بالصين‏,‏ توصل فريق آخر من الباحثين إلي إنتاج مكثف سوبر مرن فائق النحافة لمشروعات الإلكترونيات القابلة للارتداء‏.‏ وفي جامعة تيكساس الأمريكية‏,‏ توصل فريق آخر من علماء الكيمياء إلي إنتاج بطاريات عضوية عالية الطاقة‏,‏ حيث توصلوا إلي طريقة لتمرير الإلكترونات جيئة وذهابا بين جزيئين‏.‏ ويعتقد الفريق أن هذه الأبحاث ستؤدي إلي إنشاء بطاريات عضوية عالية الكفاءة يمكنها تشغيل الهواتف الذكية لفترة تصل إلي شهر‏.‏
ومن المعروف علميا أن مرور الإلكترونيات بين جزيئين يؤدي إلي مزيج يشكل شيئا جديدا‏,‏ لكن أبحاث هذا الفريق من العلماء نجحت في وضع ما يشبه الزنبرك بحيث يبتعد الجزيئان عن بعضهما البعض بعد إجراء التفاعل المشترك‏,‏ مما يمنع تشكيل عنصر جديد‏,‏ وطور العلماء ما يشبه المفتاح الكيميائي الذي يسمح بحركة الإلكترونات في أي من الاتجاهين‏,‏ وهي أول مرة يتم فيها انتقال الإلكترونات ذهابا وعودة عن طريق عملية كيميائية علي مستوي الجزيء‏,‏ وهو ما يؤدي إلي تطور تكنولوجيا البطاريات العضوية في المستقبل‏.‏
ويقول العلماء أن هذه التقنية تمثل فتحا جديدا في صناعة البطاريات‏,‏ لأنها تخلو من استخدام المعادن الثقيلة‏,‏ وسيمكن عن طريقها إنتاج بطاريات تتسم بخفة الوزن والحفاظ علي البيئة والطاقة الكثيفة والتكلفة الرخيصة أثناء التصنيع مقارنة ببطاريات أيون الليثيوم الحالية‏,‏ والميزة الأكبر هي إمكانية تصنيع البطاريات بأي شكل مهما كان لملاءمة مختلف اختيارات التصميم الهندسي أثناء التصنيع‏.‏