تطوير قطب بطارية قادر على ترميم نفسه ذاتياً

ما تزال الطاقة التخزينية للبطاريات، من أبرز القيود التي تواجه عالم التكنولوجيا حتى يومنا هذا؛ فأداء كل من السيارات الكهربائية ومولدات الطاقة الشمسية وجهازك النقال، يعتمد بشكل كلي على مقدار الطاقة الموجودة في البطارية. مجلة "فوربس" أعدت تقريرا مبشرا يخص بطاريات الشحن جاء فيه:
يعد السيليكون العادي من أفضل المواد التي يمكن استخدامها في بطاريات الليثيوم أيون، لقدرته على حفظ طاقة أكثر أثناء عملية شحن البطارية، مما يجعلها تدوم فترة أطول. لكن لسوء الحظ، بطاريات الليثيوم أيون ذات الأقطاب السيليكونية لا تدوم هي الأخرى طويلا، ويعود ذلك إلى أن عملية شحنها يؤدي إلى تمددها بحيث تصبح أكبر من حجمها الطبيعي، ومن ثم تتقلص مرة أخرى عند إطلاق الإلكترونات. ومع مرور الوقت، تزداد التشققات الموجودة في السيليكون ويصبح القطب في نهاية المطاف متصدعا بحيث لا يمكنه بعد ذلك تخزين الإلكترونات.
وقد قادت هذه العملية فريقا من الباحثين في جامعة ستانفورد، ومختبر (إس إل إيه سي-( SLAC،إلى النظر في كيفية حدوث هذا الأمر في واقع الكائنات الحية؛ إذ تتضرر خلايا الكائنات الحية بطبيعة الحال، لكنها قادرة على شفاء نفسها مرة أخرى. ويوضح فريق البحث هذه المسألة: "إن القدرة على ترميم الضرر ذاتيا، تعد ميزة مهمة للبقاء على قيد الحياة، إذ تزيد من عمر معظم المخلوقات الحية. وهذه الخاصية ذاتها مهمة جدا في البطاريات القابلة للشحن؛ لأن عمر الأقطاب الكهربائية ذات القدرة العالية يقل مع مرور الوقت، وذلك بسبب الشروخ المتولدة أثناء عملية التدوير."
وللحصول على خاصية الترميم ذاتها في أقطاب السيليكون، طور الفريق طلاء من (البوليمر– polymer) من خلال البحوث المستخدمة لتطوير الجلود الاصطناعية للروبوتات. وهي مادة ذات روابط أضعف من روابط السيليكون بحالته الطبيعية، فهي تتكسر عندما يتمدد قطب السيليكون، لكنها قادرة على جذب بعضها بعضا مرة أخرى. لذلك، عندما يتقلص من جديد، يعمل غلاف البوليمر على إعادة تشكيل نفسه من جديد بحيث يعود إلى شكله الطبيعي.
وهكذا، باستخدام مادة البوليمر ذاتية الترميم، استطاع الفريق المحافظة على أقطاب السيليكون من التلف خلال 100 دورة شحن، دون أن تفقد قدرتها على تخزين الكهرباء، وهو إنجاز واعد. لكن ذلك لا يمثل الهدف الكلي للفريق. وقد صرح الباحث يي كوي في بيان صحافي "إن ما أنجزناه يعد بعيدا عن هدفنا، وهو تحقيق 500 دورة شحن للهواتف الخلوية، و3 آلاف دورة شحن للسيارات الكهربائية. لكننا على المسار الصحيح تجاه تحقيق هدفنا وفقا لبياناتنا الحالية."