تقنية صينية ثورية تجعل بطاريات السيارات الكهربائية أكثر صموداً في البرد الشديد

تواصل الصين تعزيز مكانتها في مجال تكنولوجيا البطاريات، مع إعلان فريق من العلماء عن تطوير طبقة واقية مرنة تمنح بطاريات الحالة الصلبة قدرة غير مسبوقة على التحمل في الطقس القارس والاستخدام المكثف. هذا الابتكار العلمي الذي نشر في مجلة Nature بتاريخ 29 أكتوبر 2025، جاء نتيجة تعاون بين جامعة تسينغهوا ومدرسة شينزن الدولية للدراسات العليا وجامعة تيانجين، حيث يسعى المشروع إلى تحسين استقرار البطاريات وأدائها في ظروف التشغيل القاسية، ما يفتح آفاقاً جديدة أمام صناعة السيارات الكهربائية العالمية.

الدرع المرن: ثورة في تصميم بطاريات الحالة الصلبة

تُعرف بطاريات الحالة الصلبة بأنها الجيل القادم من بطاريات السيارات الكهربائية، إذ توفر كثافة طاقة أعلى وأماناً أكبر من البطاريات السائلة التي يمكن أن تسخن أو تشتعل. غير أن مشكلتها الرئيسية تكمن في هشاشتها أثناء الشحن السريع أو التعرض للبرودة الشديدة، حيث تميل مكوناتها إلى التشقق، ما يؤدي إلى تدهور الأداء وفقدان الكفاءة.

لمعالجة هذا التحدي، طور العلماء طبقة جديدة أطلقوا عليها اسم الدرع المرن، وهي طبقة واقية تغلف سطح البطارية وتعزز مقاومتها للضغوط الداخلية.

تعتمد الفكرة على تعديل ما يُعرف بـ الواجهة الصلبة بين الإلكتروليت والأنود (SEI)، وهي المنطقة التي عادة تكون صلبة وهشة، ما يجعلها عرضة للكسر. لكن بدلاً من زيادة صلابتها، اتجه الفريق إلى منحها مرونة محسوبة تتيح لها الانثناء دون أن تتشقق.

خصائص الطبقة الجديدة:

• تعتمد على مواد فضية متقدمة تشمل كبريتيد الفضة (Ag₂S) وفلوريد الفضة (AgF).

• تتميز بقدرتها على الانثناء والانضغاط دون كسر البنية الداخلية.

• تسمح بمرور أيونات الليثيوم بسهولة، ما يحافظ على التوازن الداخلي للخلايا.

• تمنع تراكم الليثيوم بشكل غير متساوٍ أثناء الشحن، ما يطيل عمر البطارية.

• تعزز من قدرة البطارية على تحمل درجات الحرارة المنخفضة والضغط العالي.

بهذا التصميم، أصبحت الطبقة تعمل كدرع واقٍ يدمج بين الصلابة والمرونة، ما يسمح للبطارية بالحفاظ على أدائها واستقرارها في ظروف التشغيل القاسية دون فقدان قدرتها على تخزين الطاقة أو نقلها بكفاءة.

نتائج مذهلة تحت التجارب والاختبارات

خضعت البطاريات المزودة بالدرع المرن لسلسلة من الاختبارات المكثفة، وأظهرت نتائج مبهرة على مستوى الاستقرار والقدرة على التحمل، ما يجعلها من أبرز التطورات في مجال تخزين الطاقة خلال السنوات الأخيرة.

نتائج الأداء:

• استمرت البطاريات في العمل لأكثر من 4500 ساعة من الاستخدام المتواصل دون تراجع في الأداء.

• بقيت مستقرة لأكثر من 7000 ساعة عند درجة حرارة –30 مئوية، وهي درجة حرارة تتسبب عادة في تلف البطاريات التقليدية.

• تميز التصميم بدمج مواد لينة وصلبة في طبقات متدرجة لتقليل التوتر الداخلي ومنع الشقوق.

• حافظت البطارية على توزيع متساوٍ لأيونات الليثيوم خلال الشحن والتفريغ، ما رفع كفاءتها التشغيلية.

قاد المشروع كل من الأستاذ فييو كانغ ويانبينغ هي من جامعة تسينغهوا، إلى جانب كوانهونغ يانغ من جامعة تيانجين، وبدعم من مؤسسة العلوم الطبيعية الوطنية الصينية والبرنامج الوطني للأبحاث والتطوير وخطة الابتكار العلمي في شينزن.

نقلة نحو مستقبل السيارات الكهربائية

رغم أن التقنية لا تزال في المرحلة البحثية، فإنها تمثل خطوة حاسمة نحو جيل أكثر كفاءة من بطاريات الحالة الصلبة القادرة على تحمل أقسى البيئات، وهو ما يعزز فرص اعتمادها في السيارات الكهربائية خلال السنوات القادمة.

في الأسواق الخليجية التي تتميز بتنوع المناخ بين الحرارة المرتفعة والبرودة الصحراوية ليلاً، قد يشكل هذا النوع من البطاريات حلاً مثالياً للسيارات الكهربائية، إذ يوفر أداءً ثابتاً وأماناً عالياً.

ويرى الخبراء أن نجاح هذه التقنية قد يساهم في تسريع إنتاج السيارات الكهربائية الفاخرة المزودة ببطاريات أكثر استدامة، ما يضع الصين في صدارة الابتكار العالمي بمجال الطاقة النظيفة.

بهذا الإنجاز، تؤكد الجامعات والمؤسسات البحثية الصينية قدرتها على تجاوز العقبات التقنية التي حالت دون تعميم بطاريات الحالة الصلبة، لتقترب خطوة جديدة نحو مستقبل أكثر كفاءة وأماناً في عالم السيارات الكهربائية.