علماء يحطمون الرقم القياسي لشحن بطاريات السيارات الكهربائية

حطم العلماء الرقم القياسي العالمي لشحن بطاريات السيارات الكهربائية، وقد يكونون في طريقهم إلى أنواع جديدة كليًا من بطاريات السيارات الكهربائية.
وقد يسمح هذا الاختراق أخيرًا بإنتاج بطاريات السيارات الكهربائية ذات الحالة الصلبة واستخدامها على نطاق واسع.
وتُعتبر هذه التقنية تقنية مستقبلية رئيسية - نظرًا لسعتها الأكبر من بطاريات الليثيوم أيون الحالية، وهي أيضًا قابلة للاشتعال - ويمكن استخدامها يومًا ما لتشغيل السيارات الكهربائية وغيرها من التقنيات.
لكن بطاريات السيارات الكهربائية ذات الحالة الصلبة لم تحظَ بعدُ باعتماد وإنتاج واسع النطاق بسبب مجموعة من الصعوبات في تصنيعها واستخدامها.
ويقول الباحثون الآن إن مادة جديدة قد تساعد في حل بعض هذه المشاكل، وقد تكون خطوة نحو إدخال بطاريات السيارات الكهربائية فعليًا.
ما هي المادة الجديدة في بطاريات السيارات الكهربائية؟
صنع الباحثون مادة جديدة من الليثيوم أسرع بنسبة 30% من جميع المواد المعروفة سابقًا، وهذه المادة - المصنوعة من الليثيوم والأنتيمون والسكانديوم - لم تُسجل الرقم القياسي فحسب، بل قد تؤدي إلى تطوير تطبيقات عملية أخرى.
قال جينغوين جيانغ، أحد مؤلفي الورقة البحثية: "نعتقد أن اكتشافنا قد يكون له آثار أوسع نطاقًا على تحسين الموصلية في مجموعة واسعة من المواد الأخرى"، ويقترح الباحثون أن المبادئ نفسها التي أدت إلى تطوير البطاريات الجديدة يمكن تطبيقها أيضًا على إنجازات أخرى.
ومن خلال دمج كميات صغيرة من السكانديوم، اكتشفنا مبدأً جديدًا قد يكون بمثابة نموذج أولي لتركيبات عنصرية أخرى، وفي حين لا تزال هناك حاجة إلى العديد من الاختبارات قبل استخدام هذه المادة في خلايا البطاريات، فإننا متفائلون.
نُشر هذا الإنجاز في ورقة بحثية جديدة بعنوان "الاضطراب الهيكلي المُستحث بالسكانديوم وهندسة الفراغات في Li3Sb - الموصلية الأيونية الفائقة في Li3−3xScxSbv"، في مجلة Advanced Energy Materials.
ما هي بطارية السيارات الكهربائية؟
البطارية التي تُستخدم في السيارات الكهربائية بالكامل EV هي عبارة عن بطارية كبيرة الحجم توجد عادة أسفل السيارة مصممة لتخزين الطاقة الكيميائية ثم تحويلها إلى كهرباء، والتي يتم تحويلها إلى المحرك الكهربائي المزودة به كل سيارة كهربائية من أجل تحريك العجلات.
وأقطاب البطارية في السيارات الكهربائية لا تختلف عن أقطاب أي بطارية أخرى، فهناك القطب السالب الذي يحتوي على الإلكترونات التي تحمل شحنات سالبة، والقطب الموجب الذي يحتوي على نقص في الإلكترونات وهي الشحنات الموجبة.

جرب ميزات الذكاء الاصطناعي لدينا

اكتشف ما يمكن أن يفعله Daily8 AI من أجلك:

التعلم مع الذكاء الاصطناعيالتحقق من الحقائقتحويل النص إلى كلامملخص الذكاء الاصطناعي

أخبار ذات صلة

يمني برس

منذ 2 أيام

• يمني برس

ابتكار مواد سيراميكية صديقة للبيئة لبطاريات الجيل القادم

يمني برس | ابتكر علماء روس، بالتعاون مع زملائهم من الصين، مواد سيراميكية جديدة لتطوير بطاريات صديقة للبيئة من الجيل الجديد، يمكن استخدامها، حتى في الأجهزة المنزلية وأنظمة الطاقة المتجددة. ويشير المكتب الإعلامي لجامعة سخالين إلى أن البطاريات الصلبة، بعكس بطاريات الليثيوم أيون التقليدية لا تحتوي على إلكتروليتات سائلة، وبالتالي فهي أقل عرضة للحريق وأكثر مقاومة لتغيرات درجة الحرارة وأكثر متانة. ووفقا للمكتب ابتكر العلماء في إطار البحث المشترك، مواد سيراميكية جديدة يمكن أن تشكل الأساس لمثل هذه البطاريات. وتجدر الإشارة إلى أن علماء من جامعة سخالين وجامعة الشرق الأقصى ومعهد شنغهاي للسيراميك شاركوا في هذه الدراسة. ويقول أوليغ شيتشالين، مدير مختبر بحوث المصادر الكهروكيميائية للطاقة المتجددة في جامعة سخالين: 'تفتح دراستنا في مجال تركيب المواد الخزفية القائمة على أساس ZnFe2O4 آفاقا جديدة للتنمية المستدامة في مجال تخزين الطاقة. لقد ابتكرنا تقنيات تسمح بالحصول على مواد ذات خصائص كهروكيميائية عالية مع تجنب استخدام المواد السامة. وهذا أمر بالغ الأهمية للانتقال إلى تقنيات صديقة للبيئة'. ووفقا للباحثين، يمكن أن تصبح المواد التي حصلوا عليها الأساس لإنتاج بطاريات خالية من الرصاص وصديقة للبيئة مع مجموعة واسعة من التطبيقات – من الإلكترونيات إلى الطاقة المتجددة. وهناك خطط مستقبلية لتوسيع نطاق البحث واختبار المواد المطورة في نماذج أولية للبطاريات يمكن استخدامها في الإلكترونيات الاستهلاكية والمركبات الكهربائية وأنظمة الطاقة المتجددة. وبالإضافة إلى ذلك، مثل هذه التقنيات ضرورية للجزر ومناطق القطب الشمالي، حيث يلعب استقرار إمدادات الطاقة وسلامة المعدات دورا أساسيا.

نافذة على العالم

١٤-٠٥-٢٠٢٥

• نافذة على العالم

أخبار التكنولوجيا : تقرير: فشل مركبة إيلون ماسك يثير ظاهرة لم نشهدها من قبل بالغلاف الجوى

الأربعاء 14 مايو 2025 10:00 صباحاً نافذة على العالم - عندما أطلقت شركة سبيس إكس، المملوكة لإيلون ماسك، صاروخها الضخم "ستارشيب" للمرة الثانية فى نوفمبر 2023، أثر بشكل كبير على السماء نفسها، حيث كشف العلماء مؤخرًا أن قوة الإطلاق الهائلة أحدثت ثقبًا مؤقتًا فى الغلاف الجوى العلوى، مما أدى إلى ظاهرة لم يسبق لها مثيل. وفقا لما ذكرته صحيفة "ديلى ميل" انفصل مُعزز الصاروخ كما هو مخطط له، ولكن بعد أربع دقائق انفجر فى الهواء، ثم انفجرت مركبة "ستارشيب" نفسها على ارتفاع حوالى 93 ميلًا فوق الأرض بعد ذلك بوقت قصير. كان الانفجار الثانى شديدًا لدرجة أنه مزق طبقة الأيونوسفير، وهى الطبقة المشحونة كهربائيًا فى الغلاف الجوى والتى تلعب دورًا رئيسيًا فى الاتصالات اللاسلكية وإشارات الأقمار الصناعية. ووفقًا للباحثين، هذه هى المرة الأولى التى يحدث فيها ثقب فى طبقة الأيونوسفير نتيجة حدث كارثى مثل انفجار صاروخ. أوضح يورى ياسيوكيفيتش، الباحث الرئيسى وفيزيائى الغلاف الأيونى فى معهد فيزياء الشمس والأرض التابع للأكاديمية الروسية للعلوم، قائلًا: "عادةً ما تتشكل هذه الثقوب نتيجة تفاعلات كيميائية ناتجة عن وقود المحركات"، مضيفا "لكن هذه المرة، كان السبب هو موجة الصدمة الهائلة الناتجة عن انفجار المركبة الفضائية". باستخدام بيانات من الأقمار الصناعية والمراصد الأرضية، لاحظ العلماء أن الفجوة الواسعة ظلت مفتوحة لمدة 30 إلى 40 دقيقة، قبل أن تلتحم طبقة الأيونوسفير بشكل طبيعي. استخدم فريق ياسيوكيفيتش البحثى بيانات من أجهزة استقبال أرضية تابعة لنظام الملاحة العالمى عبر الأقمار الصناعية (GNSS)، وهى أجهزة تستقبل إشارات من الأقمار الصناعية، للتحقيق فى كيفية تأثير انفجار المركبة الفضائية على طبقة الأيونوسفير. تتكون هذه الطبقة العليا من الغلاف الجوى للأرض بشكل أساسى من البلازما: مزيج من جزيئات الغاز المتعادلة، والأيونات موجبة الشحنة، والشحنات الكهربية الحرة، وهى إلكترونات انفصلت عن ذرتها الأم، ويمكنها التحرك بشكل مستقل. كشف تحليل الباحثين أنه عند انفجار المركبة الفضائية، شتتت موجة الصدمة الناتجة الإلكترونات الحرة، مما أدى إلى تعطيل البلازما مؤقتًا وتكوين "ثقب" استُنفدت فيه خصائص الأيونوسفير المعتادة. ومن المحتمل أيضًا أن أى وقود صاروخى لم يحترق فورًا أثناء الانفجار قد تفاعل مع الأيونوسفير و"عزز الاستنفاد وأطال مدته"، كما ذكر الباحثون، لكن هذا لم يكن السبب الرئيسى للثقب. هناك حاجة إلى مزيد من البحث لفهم آثار ثقوب الأيونوسفير. لكن هذا الحدث الجديد أتاح لياسيوكيفيتش وزملائه فرصة نادرة لمعرفة المزيد عن هذه الطبقة من الغلاف الجوى، ونشر هو وزملاؤه دراستهم فى مجلة Geophysical Research Letters مؤخرا.

بوابة ماسبيرو

١٣-٠٥-٢٠٢٥

• بوابة ماسبيرو

تطوير تقنية طباعة نانوية ثلاثية الأبعاد لإنشاء بنى نانوية فائقة التوصيل

نجح فريق دولي من الباحثين بمعهد ماكس بلانك للفيزياء الكيميائية للمواد الصلبة في تطوير تقنية طباعة نانوية ثلاثية الأبعاد لإنشاء بنى نانوية فائقة التوصيل، مما يتيح تقدم تكنولوجي رائد. تُظهر الدراسة الجديدة إنشاء بنى نانوية فائقة التوصيل ثلاثية الأبعاد تشبه طابعة نانوية ثلاثية الأبعاد مما يتيح التحكم المحلي في الحالة فائقة التوصيل. يمكن تشغيل وإيقاف هذه البنى النانوية فائقة التوصيل عن طريق تدويرها في مجال مغناطيسي. الانتقال من بعدين إلى ثلاثة أبعاد يمكن أن يكون له تأثير كبير على سلوك النظام، سواء كان ذلك في طي ورقة إلى طائرة ورقية أو لف سلك إلى زنبرك حلزوني. على المستوى النانوي، الذي يقل بألف مرة عن سمك شعرة الإنسان تقترب من الأطوال الأساسية لمواد الكم على سبيل المثال حيث يمكن أن يؤدي تشكيل الهندسة النانوية عند هذه الأطوال إلى تغييرات في خصائص المادة نفسها وكذلك عند الانتقال إلى الأبعاد الثلاثية. وقتها نحتاج طرقًا جديدة لتخصيص الوظائف سواء من خلال كسر التماثلات وإدخال الانحناء وإنشاء قنوات مترابطة. وعلى الرغم من هذه الآفاق المثيرة، لا يزال أحد التحديات الرئيسية قائماً: كيفية تحقيق مثل هذه الهندسات الثلاثية الأبعاد المعقدة على المستوى النانوي في مواد الكم؟ في هذه الدراسة الجديدة أنشأ فريق دولي بقيادة باحثين من معهد ماكس بلانك للفيزياء الكيميائية للمواد الصلبة بنى نانوية فائقة التوصيل ثلاثية الأبعاد باستخدام تقنية تشبه طابعة نانوية ثلاثية الأبعاد، حققوا من خلالها تحكمًا محليًا في الحالة فائقة التوصيل داخل موصل فائق يشبه الجسر ثلاثي الأبعاد، وتمكنوا من إظهار حركة الدوامات فائقة التوصيل في ثلاثة أبعاد، ويذكر أن تلك الدوامات تعد من عيوب نانوية في الحالة فائقة التوصيل. الموصلات الفائقة هي مواد معروفة بقدرتها على إظهار مقاومة كهربائية صفرية وطرد المجالات المغناطيسية. ينشأ هذا السلوك اللافت للنظر من تكوين ما يسمى بأزواج كوبر: أزواج من الإلكترونات المرتبطة التي تتحرك بشكل متماسك عبر المادة دون تشتت. تكمن أهمية هذا البحث في التطبيقات المستقبلية التي يُمكن أن تُحدث ثورة في التكنولوجيا فهي لا تتعلق فقط بسبق علمي في فيزياء المواد، بل تمتد إلى العديد من المجالات العملية في حياتنا العامة، كما يلي: 1- الإلكترونيات الفائقة السرعة والكفاءة الموصلات الفائقة لا تستهلك طاقة أثناء مرور التيار الكهربائي، مما يجعلها مثالية لتطوير إلكترونيات لا تولد حرارة تقريبًا. حين تصبح البنى النانوية فائقة التوصيل قابلة للتحكم وإعادة التكوين مغناطيسيًا كما أظهر هذا البحث، يمكن تصميم معالجات كمومية أو إلكترونية قابلة للتكيف بحسب الاستخدام – مثل شريحة إلكترونية تغير بنيتها لأداء مهام مختلفة. 2- تطوير الحوسبة الكمومية التحكم بالدوامات (vortices) في الحالة فائقة التوصيل هو عنصر أساسي في الكيوبتات فائقة التوصيل وهي تعد لبنات الحوسبة الكمومية. البنى الثلاثية الأبعاد تتيح مزيدًا من الاستقرار والتعقيد في تصميم الكيوبتات، مما يعني أن هذه التقنية قد تساهم في تسريع الوصول إلى حواسيب كمومية قابلة للتطبيق التجاري. 3- أجهزة استشعار طبية وبيئية شديدة الحساسية ما يسمى بـ "الروابط الضعيفة" (Josephson junctions) تُستخدم حاليًا في أجهزة استشعار مغناطيسية دقيقة جدًا (مثل أجهزة SQUID) المستخدمة في: - تصوير الدماغ والمجال العصبي بدقة (MEG) - اكتشاف إشارات مغناطيسية من القلب - الاستشعار البيئي للمواد المشعة أو التغيرات في المجال المغناطيسي الأرضي 4- التحكم الذكي في الطاقة إمكانية تشغيل وإيقاف مناطق التوصيل الفائق تعني إمكانية توزيع ذكي للطاقة الكهربائية بدون فاقد، وهو أمر ثوري في شبكات الطاقة الذكية.