بطاريات جديدة أكثر أمانًا وأطول عمرًا.. تطور علمي يمهد لجيل جديد

بطاريات جديدة أكثر أمانًا وأطول عمرًا.. تطور علمي يمهد لجيل جديد. بطاريات جديدة أكثر أمانًا وأطول عمرًا.. إلكتروليت صلب يمهد لجيل مختلف من تخزين الطاقة تقترب تكنولوجيا البطاريات من مرحلة جديدة، مع أبحاث تستهدف معالجة مشكلتين أساسيتين في البطاريات التقليدية: مخاطر الاشتعال وتراجع كفاءة البطارية مع تكرار الشحن والتفريغ. وفي تطور علمي حديث، أعلن باحثون في وكالة العلوم والتكنولوجيا والبحوث في سنغافورة «A*STAR» تطوير إلكتروليت بوليمري صلب بالكامل، يمكن أن يمهد لصناعة بطاريات ليثيوم أكثر أمانًا ومتانة، مع إمكانات أفضل للاستخدام طويل الأمد. ويأتي هذا التطور ضمن سباق عالمي لتطوير بطاريات الجيل المقبل، التي تحتاج إليها السيارات الكهربائية والهواتف والأجهزة الإلكترونية وأنظمة تخزين الطاقة المتجددة. ما المشكلة في البطاريات التقليدية؟ تعتمد بطاريات الليثيوم أيون المستخدمة على نطاق واسع على إلكتروليت سائل يسمح بانتقال أيونات الليثيوم بين قطبي البطارية أثناء الشحن والتفريغ. لكن هذا السائل قد يسبب مشكلات تتعلق بالسلامة، أبرزها قابلية الاشتعال والتسرب، فضلًا عن مخاطر ارتفاع الحرارة في ظروف معينة. كما تواجه البطاريات تحديات أخرى مع الاستخدام المتكرر، إذ تتراجع قدرتها على الاحتفاظ بالشحن بمرور الوقت. لهذا السبب، يتجه العلماء إلى تطوير بطاريات الحالة الصلبة، التي تستبدل الإلكتروليت السائل بمادة صلبة تساعد على نقل الأيونات داخل البطارية. بوليمر جديد يجمع بين الأمان وكفاءة نقل الطاقة في الأول من سبتمبر 2026، نشرت مؤسسة A*STAR السنغافورية تفاصيل تطوير إلكتروليت بوليمري صلب بالكامل، يعتمد على مادة تُعرف باسم «بولي تريازوليوم» وتحمل الرمز PT-Li. وتمكن الباحثون من تصنيع هذه المادة باستخدام تفاعل كيميائي يجمع مكوناتها في خطوة واحدة، ثم أضافوا أيونات الليثيوم إلى بنيتها لتصبح مناسبة للاستخدام في البطاريات. وتكمن أهمية التصميم في محاولة تحقيق توازن بين سهولة انتقال أيونات الليثيوم وقوة البنية الميكانيكية للمادة. فإذا زادت الروابط بين مكونات البوليمر أكثر من اللازم، تراجعت قدرة الأيونات على الحركة. أما إذا قلت هذه الروابط، فقد تفقد المادة جزءًا من تماسكها واستقرارها. وأظهرت الاختبارات أن التركيبة المطورة تتمتع بقدرة جيدة على توصيل أيونات الليثيوم، كما تحافظ على استقرارها عبر نطاق واسع من درجات الحرارة. كذلك استطاعت المادة الانحناء بمرونة دون حدوث قصر كهربائي خلال التجارب التي أجراها الفريق. كيف يمكن أن تجعل البطاريات أكثر أمانًا؟ تتمثل إحدى المزايا المحتملة للتصميم الجديد في الاستغناء عن الإلكتروليت السائل القابل للاشتعال. كما يمكن أن تقلل البنية البوليمرية الصلبة مخاطر التسرب وبعض الأعطال الميكانيكية التي تؤثر في سلامة البطارية. لكن ذلك لا يعني أن البطارية أصبحت مستحيلة الاشتعال أو خالية من جميع المخاطر؛ فسلامة البطارية تعتمد أيضًا على مواد الأقطاب الكهربائية والتصنيع ونظام إدارة الحرارة والحماية. ويرى الباحثون أن المادة الجديدة قد تساعد في تطوير بطاريات تجمع بين كثافة الطاقة المرتفعة والاستقرار التشغيلي. لماذا تمثل البطاريات الصلبة مستقبلًا مهمًا؟ لا تقتصر أهمية هذه الأبحاث على الهواتف المحمولة، بل تمتد إلى قطاعات تحتاج إلى تخزين كميات كبيرة من الطاقة. ومن أبرز التطبيقات المحتملة: السيارات الكهربائية: بطاريات أكثر استقرارًا وقدرة على دعم مدى قيادة أطول. الهواتف والأجهزة المحمولة: تحسين كثافة الطاقة وإطالة عمر البطارية. أنظمة الطاقة المتجددة: تخزين الكهرباء الناتجة عن الطاقة الشمسية والرياح. الأجهزة القابلة للارتداء: تطوير بطاريات مرنة وأكثر ملاءمة للتصميمات الحديثة. وتشير هذه التطبيقات إلى الإمكانات المستقبلية للتكنولوجيا، لكنها لا تعني أن جميع هذه الاستخدامات أصبحت متاحة تجاريًا بالفعل. متى تصل البطاريات الجديدة إلى الأسواق؟ رغم النتائج الواعدة، لا تزال هناك خطوات مهمة قبل تحويل المادة الجديدة إلى بطاريات تجارية واسعة الانتشار. فالباحثون في سنغافورة يعملون على تحسين الأداء ودراسة إمكانية زيادة الإنتاج، ودمج الإلكتروليت مع مواد أخرى داخل البطارية. كما قدم الفريق طلب براءة اختراع للتقنية، في خطوة تستهدف حماية الابتكار وتمهيد الطريق لتطويره صناعيًا. وبالتالي، لا يوجد حتى الآن موعد مؤكد لطرح بطاريات تعتمد على هذا التصميم في الأسواق. سباق عالمي لا يتوقف لتطوير البطاريات لا تعمل سنغافورة وحدها على هذا المجال. ففي كوريا الجنوبية، طور باحثون من جامعة تشونام الوطنية إلكتروليتًا مركبًا متعدد الطبقات لبطاريات الليثيوم المعدنية. ونُشرت نتائج الدراسة في دورية «Advanced Materials» في أغسطس 2026. وأظهرت التجارب أن التصميم حقق احتفاظًا بأكثر من 80% من السعة بعد 1000 دورة شحن وتفريغ في اختبارات الخلايا الكاملة. كما سجلت الخلايا المتماثلة أكثر من 1000 ساعة من التشغيل المستقر دون نمو ملحوظ للتفرعات الليثيومية المعروفة باسم «الدندريتات». وتكتسب هذه النتائج أهميتها لأن نمو تلك التفرعات قد يؤدي إلى تلف البطارية أو حدوث قصر كهربائي، وهو أحد التحديات التي تواجه بطاريات الليثيوم المعدنية. الخلاصة تكشف التطورات الجديدة أن مستقبل البطاريات لا يعتمد فقط على زيادة سعة التخزين وسرعة الشحن، بل يتطلب أيضًا تحسين السلامة والمتانة وإطالة العمر التشغيلي. وقد تمثل الإلكتروليتات الصلبة خطوة مهمة في هذا الاتجاه، لكن الانتقال من نتائج المختبر إلى الإنتاج التجاري يحتاج إلى اختبارات إضافية وتطوير تقنيات التصنيع وخفض التكلفة. وبينما لا تزال البطاريات التقليدية تهيمن على الأسواق، فإن الأبحاث الحالية ترسم ملامح جيل جديد قد يغير طريقة تخزين الطاقة واستخدامها خلال السنوات المقبلة. بريطانيا تطلق القمر العسكري تيتانيا لتعزيز المراقبة من الفضاء دراسة كندية تكشف ضعف فهم الذكاء الاصطناعي لثقافات العالم اليابان تطلق صاروخًا لاستكشاف قمر المريخ وجمع عينات من سطحه تسلا تعرض سيارة تقفز وتنفذ حركات في الهواء.. هل اقترب عصر السيارات الطائرة؟