بطاريات الليثيوم أيون ليست كافية للطيران الكهربائي. ولكن ربما معدن الليثيوم.

2019-02-04 15:00:51

من السهل أن تنزعج من أخبار البطارية الجديدة. يتلاعب العلماء بالصيغ الكيميائية ، باستخدام جميع أنواع المواد الغريبة ، فقط من أجل أن يتلاشى هذا البحث في الحوليات الترابية للأوساط الأكاديمية. لكن هذا الإنجاز شيء مختلف. ابتكر العلماء في شركة Cuberg بطارية جديدة تأتي مع طريقة للتوسع في العالم الحقيقي.

أثبتت الشركة الناشئة ، بدعم من بوينج ، ورأسمالي المغامرات ، ووزارة الطاقة الأمريكية ، أول طائرة بدون طيار عمودية في العالم تعمل ببطارية ليثيوم معدنية (لا يجب الخلط بينها وبين أيونات الليثيوم). واحد يعمل ببطارية ليثيوم أيون.

الاختراع الرئيسي هو إلكتروليت جديد غير قابل للاشتعال يمحو مخاطر السلامة المرتبطة ببطاريات ليثيوم أيون في كل مكان.

يقول ريتشارد وانغ ، الرئيس التنفيذي لشركة Cuberg ، "نظرًا لأنها قوية ومستقرة كيميائيًا أيضًا ، فهي تسمح لنا باستخدام المزيد من المواد الكثيفة الطاقة داخل البطارية لخفض الكثير من الوزن الزائد في الخلية". "تتغير المواد من الجرافيت النموذجي الذي تجده في أيونات الليثيوم إلى رقائق معدنية من الليثيوم النقي."

ترى بوينغ البطاريات خفيفة الوزن كعنصر أساسي لبرامج الفضاء المتطورة ، بما في ذلك الطائرات الكهربائية ، وسيارات الأجرة الطائرة ، وطائرات الشحن العسكرية الكبيرة. يقول وانغ: "إذا نظرت إلى أي شيء يطير ، فإن بطاريات أيونات الليثيوم ليست جيدة بما يكفي". "عندما تبدأ في النظر في خطط أكثر طموحًا ، مثل أشياء مثل Uber Elevate والطائرات الكهربائية المستقبلية أو طائرات الركاب الكهربائية الهجينة ، فلن يتسبب أيونات الليثيوم في قطعها. انها ثقيلة جدا. الأداء والاقتصاد لا معنى له ".

من الطبيعي أن تكون السلامة جزءًا مهمًا في أي طائرة ، خاصة تلك التي تحمل أشخاصًا ، لذلك من الواضح أن استبدال المواد القابلة للاشتعال أمر مرغوب فيه. تشتهر بطاريات Li-ion باحتراقها ، والذي يحدث عندما يتسبب ارتفاع درجة الحرارة في إلكتروليت قابل للاشتعال للتنفيس عن الغازات التي تتفاعل مع الكاثود ، مما يؤدي إلى تسخين سريع ونار وانفجارات.

يقول وانغ: "إن المنحل بالكهرباء الجديد مستقر حرارياً ، لذلك حتى عندما تكون جميع المواد الأخرى الموجودة بها كثيفة جدًا في الطاقة ولديك ارتفاع في درجة الحرارة ، إذا كان المنحل بالكهرباء مستقرًا ، فإنه يخفف إلى حد كبير من مدى حدوث ذلك". من خلال تمرير المدرج الحراري في مهدها ، تقول بوينغ أن هذه البطاريات تتمتع بكثافة طاقة كبيرة وأكثر أمانًا أيضًا.

ربما تكون أكبر ميزة هي أن العملية لن تتطلب تعديلات كبيرة لإحضارها إلى أرض المصنع ، مما يجعل التقنية ممكنة لوجيستياً. يقول وانغ: "يقول العاملون في قطاع البطاريات أن كل شيء تم القيام به من قبل ، بشكل أو بآخر ، من قبل بعض العلماء الحكوميين في مختبر وطني في الستينيات". "هذا ينطبق على نظامنا أيضًا ، ولكن لم يعرف أحد تاريخًا كيفية استخدام هذه الأنظمة الكيميائية بفعالية. كانت هناك دائمًا تحديات النقاء ، مع التكلفة ، مع التحديات المادية الأساسية ".

خلقت طفرة بطارية ليثيوم أيون سلسلة إمداد كاملة تستخدم الآن بعض المواد الكيميائية السليفة نفسها المستخدمة في بطارية بوينج ، مما يجعل من الأسهل توسيع نطاق الإنتاج إلى المستويات الصناعية. يقول وانغ: "عندما تنظر إلى عالم البطاريات ، هناك الكثير من الإنجازات". "ولكن لكي تحدث الأشياء تأثيرًا فعليًا ، عليك أن تتخطى عدة خطوات تتجاوز اختراق المواد الأساسية وتصور شيئًا يعمل على العديد من المستويات الأخرى ، من الناحية الاقتصادية والتجارية".

وتصف بوينغ هذه البطاريات الجديدة بأنها "قفزة أساسية" في تكنولوجيا البطاريات. إذا كانوا على حق ، فإن رحلة الطائرة كوادكوبتر يمكن أن تكون رائدة في طوفان قادم من الطائرات غير المأهولة وطائرات الركاب ، والذهاب إلى أماكن لا يعمل فيها أيون الليثيوم.

أحد الأماكن المنطقية للبحث عن هذه البطارية لاستخدامها هو طائرة بوينغ للشحن الجوي العسكرية ، وهي طائرة من نوع octocopter بعرض 15 قدمًا طارت لأول مرة العام الماضي. بعد ذلك ، لن تكون السماء بالضرورة هي الحد ، إذا أصبح النظام مألوفًا بما يكفي للتأهل للاستخدام في المركبة الفضائية.

ولكن أحد الأماكن التي من المحتمل ألا ترى فيها هذه البطاريات المستخدمة هو تخزين الشبكة ، حيث يعد تمديد عمر دورة البطارية (الوقت الذي يستغرقه الشحن والتفريغ) أكثر أهمية من توفير الوزن.

ولكن بالنسبة لأولئك الذين يحلمون بسيارات الأجرة الطائرة المكهربة في المستقبل ، فإن الحصول على بطارية أفضل من Li-Ion هو تطور مرحب به.