طوّر الباحثون بطارية ليثيوم أيون أكثر أمانًا بتغيير مادة الإلكتروليت الخاصة بها، مما يمنع الحرائق عند الثقب أو الانحناء. يمكن أن تؤدي هذه الابتكار إلى الإنتاج الضخم في السنوات القليلة القادمة. يحافظ التصميم على التوافق مع تصنيع البطاريات الحالي.
تتكون بطاريات الليثيوم أيون، التي تستخدم على نطاق واسع في الهواتف الذكية والحواسيب المحمولة والسيارات الكهربائية، عادةً من قطب جرافيت وقطب أكسيد معدني وإلكتروليت مصنوع من ملح الليثيوم مذاب في مذيب. يمكن لهذا الإلكتروليت السائل تمكين تدفق الأيونات للشحن والتفريغ. ومع ذلك، يمكن أن يؤدي ثقب البطارية إلى إنشاء دائرة قصيرة، مما يطلق بسرعة الطاقة الكيميائية المخزنة ويسبب حرائق أو انفجارات من خلال عملية تُعرف باسم الهروب الحراري.
يحدث الهروب الحراري عندما تكسر الأيونات المشحونة سلبًا، المسماة أنيونات، روابطها مع الليثيوم، مما يولد حرارة تستمر في الدورة المدمرة. لمعالجة ذلك، قدمت يو سون في الجامعة الصينية في هونغ كونغ وزملاؤها مذيبًا جديدًا، بيس(فلوروسولفونيل)إيميد الليثيوم. ترتبط هذه المادة بالليثيوم من المذيب الحالي فقط عند درجات حرارة أعلى، عندما يبدأ الهروب الحراري. وبشكل حاسم، لا يمكن تشكيل روابط الأنيونات في هذا الإلكتروليت الجديد، مما يوقف دورة إطلاق الحرارة.
في الاختبارات، ارتفعت درجة حرارة بطارية مثقوبة بمسمار باستخدام المذيب الجديد بنحو 3,5 درجة مئوية فقط، مقارنة بأكثر من 500 درجة مئوية في البطاريات التقليدية. كما احتفظت البطاريات المعدلة بنسبة 82 في المئة من سعةها بعد 4100 ساعة من الاستخدام، مطابقة لمعايير التكنولوجيا الحالية.
"الشرير هو الأنيون، الذي يحتوي على الكثير من طاقة الرابطة – وهذه الروابط المتكسرة هي التي تسبب الهروب الحراري"، يقول غاري ليك في جامعة برمنغهام، المملكة المتحدة. "إنه يعزل الشرير عن ذلك العملية. إنه قفزة كبيرة فيما يتعلق بسلامة البطاريات."
يوحي ليك بأن النتائج يمكن دمجها في بطاريات الجيل التالي، مع إمكانية الإنتاج الضخم في ثلاث إلى خمس سنوات. تظهر البحث في Nature Energy (DOI: 10.1038/s41560-025-01888-5).