علماء يطورون بطارية جديدة مع تخزين طاقة عشرة أضعاف
بحثاء في جامعة كاليفورنيا قد أنشأوا مادة جديدة تعزز كثافة طاقة البطاريات بعشر مرات مقارنة بالبطاريات التقليدية لأيونات الليثيوم. هذا الاختراق، المفصل في دراسة حديثة، يمكن أن يحول الإلكترونيات المحمولة والمركبات الكهربائية. الابتكار يستخدم هيكلًا نانويًا فريدًا لتعزيز سعة الشحن والسرعة.
في 3 أكتوبر 2025، أفادت ScienceDaily عن تقدم كبير في تكنولوجيا تخزين الطاقة من فريق في جامعة كاليفورنيا، بيركلي. بقيادة الأستاذة إلينا رودريغيز، طور الباحثون مادة مركبة جديدة تجمع بين جزيئات السيليكون النانوية ومصفوفة بوليمر موصلة. تحقق هذه المادة كثافة طاقة تصل إلى 1,000 واط-ساعة لكل كيلوغرام، عشر مرات أعلى من البطاريات التقليدية لأيونات الليثيوم، التي تتراوح عادة بين 100 إلى 250 واط-ساعة لكل كيلوغرام.
الدراسة، المنشورة في مجلة Advanced Materials في 1 أكتوبر 2025، توضح كيف يمنع الهيكل النانوي مشكلات التمدد المعتادة للسيليكون أثناء الشحن، مما يسمح بأداء مستقر لأكثر من 1,000 دورة. 'لقد حللنا عنق الزجاجة الرئيسي في تكنولوجيا البطاريات من خلال تثبيت مادة الأنود على المستوى الذري'، قالت رودريغيز. 'هذا يمكن أن يعني هواتف ذكية تدوم أيامًا على شحنة واحدة أو سيارات كهربائية تسافر ضعف المسافة دون وزن إضافي.'
السياق الخلفي يكشف أن السيليكون كان يُنظر إليه منذ زمن طويل كبديل أفضل للجرافيت في أنودات البطاريات بسبب قدرته على تخزين المزيد من أيونات الليثيوم. ومع ذلك، يتمدد السيليكون بنسبة تصل إلى 300% أثناء الاستخدام، مما يؤدي إلى تشقق وتدهور. نهج فريق UC بيركلي يتضمن تضمين السيليكون في هيكل بوليمر مرن، الذي يمتص التمدد ويحافظ على التوصيل الكهربائي.
أظهرت الاختبارات أن البطارية النموذجية تشحن بالكامل في أقل من 15 دقيقة عند درجة حرارة الغرفة، مقارنة بساعات للعديد من النماذج الحالية. تم تمويل البحث من قبل وزارة الطاقة الأمريكية بمنحة قدرها 2.5 مليون دولار، وتم تصنيع النماذج الأولية في مرافق غرفة نظيفة الجامعة.
تمتد الآثار إلى الطاقة المتجددة، حيث يمكن للبطاريات ذات الكثافة الأعلى تخزين الطاقة الشمسية والرياح بشكل أفضل. بينما التوطين التجاري على بعد سنوات —تقدر رودريغيز 3-5 سنوات للإصدارات الجاهزة للسوق— يمدح الخبراء إمكانيات العمل. قال الدكتور مايكل لي من جامعة ستانفورد: 'هذا ليس مجرد تدريجي؛ إنه تحول في النموذج إذا تم توسيعه.' لا تظهر تناقضات كبيرة في التقرير، على الرغم من أن القابلية للتوسع للإنتاج الضخم لا تزال غير مجربة في ظروف العالم الحقيقي.