وجد باحثون صينيون طريقة لصنع مادة السيليكون من ألواح الطاقة الشمسية القديمة وتحويلها إلى أنودات تُستخدم في بطاريات ليثيوم أيون.
قالوا إن بحثهم الذي نُشر في مجلة Nature Sustainability يمهد الطريق لصنع بطاريات متينة تغير كل شيء.
قال مساعد المؤلف الأول الدكتور تاو ليو، وهو باحث في معهد غوينغداو لتقنيات الطاقة الحيوية والمعالجات الحيوية التابع للأكاديمية الصينية للعلوم: «هذا العمل لا يقدم مصدر طاقة ثابتًا لجزيئات السيلكون فحسب، بل أيضًا يستهدف تحديات كبيرة تواجه مواد أنود السليكون مجهري الحجم».
لطالما كان السيلكون محط الأنظار كونه مكوّنًا محتملًا لأنودات بطاريات ليثيوم أيون. في الوقت الحالي، تستخدم البطاريات التجارية عادةً أنودات الغرافيت، لكن السيلكون متوفر أكثر وقادر على صنع بطاريات وفيرة الطاقة.
يقول الباحثون في ورقتهم البحثية إن بطاريات الغرافيت تصل إلى سقف كثافة الطاقة سريعًا، بنحو 300 واط ساعة لكل كيلوغرام، ما يعني أنها غير قادرة على تحقيق المطالب المتزايدة للسيارات الكهربية.
لسوء الحظ، يصنع السيلكون في الوقت الحاضر بطاريات قصيرة المدى، ويتغير حجم السيلكون عندما يُشحن أو يُفرغ من بطاريات ليثيوم أيون، ما يعني حدوث أخطاء تصنيع، وتقصير أداء البطارية مع الزمن.
توصل البحث الحالي إلى حل للمشكلة، باستخدام جزيئات من السيلكون بحجم الميكروميتر، مقاربة لحجم كريات الدم الحمراء، وصُنعت هذه الجزيئات بطحن ألواح الطاقة الشمسية القديمة -أو النفايات الكهروضوئية، من ثم خُلطت الجزئيات وصُنع منها شوارد من سداسي فلوروفوسفات الليثيوم ومذيبات الكربون. قال الباحثون إن هذه التركيبة قد تحافظ على استقرار جزيئات السيلكون وتحسن أدائها إلى حد بعيد.
صنع الباحثون بطارية من هذه التركيبة استعادت 83% من سعتها بعد أن شُحنت وفُرغت من الطاقة 200 مرة، كان لديها كثافة طاقة تصل إلى 341 واط ساعة لكل كيلوغرام، ما يجعلها تتفوق في أدائها على بطاريات ليثيوم أيون التجارية.
قال مساعد المؤلف الدكتور تيانتيان دونغ: «مصدر الطاقة الثابت الذي حصلنا عليه من السيلكون بعد أن تخلصنا من ألواح الطاقة الشمسية، يخفف من أثر النفايات الكهروضوئية اقتصاديًا وبيئيًا. تحويل النفايات إلى مكونات بطارية ذات قيمة يقلل من تكلفة بطاريات ليثيوم أيون ويجعلها متاحةً أكثر».
يأمل الباحثون أن عملهم سيساعد على تحسين بطاريات الجيل القادم المستخدمة في السيارات الكهربية والتخزين الشبكي.
قال رئيس الباحثين البروفيسور غونغلي كوي: «بإعادة تدوير المواد والهندسة الكيميائية المتقدمة، أثبتنا أن صنع بطاريات ليثيوم أيون ذات أداء عالٍ وتحافظ على البيئة هو أمر في متناول أيدينا».
اقرأ أيضًا:
ألمانيا أنتجت نصف حاجتها من الطاقة باللوحات الشمسية
تحدي يوتيوب بتحويل قرص مضغوط إلى لوح طاقة شمسية، هل ذلك ممكن علميًا؟
ترجمة: خضر نعامة
تدقيق: أكرم محيي الدين
