لا يُشترط أن تُتلف بطاريات السيارات الكهربائية عند بدء انخفاض سعتها. فقد طوّر باحثون في جامعة كورنيل طريقةً تُتيح استعادة جزء من أدائها دون الحاجة إلى تدمير مكوناتها لاستخراج المواد التي تحتويها. قد تُفتح هذه التقنية آفاقًا جديدة لإطالة عمر البطاريات التي لا تزال تحتفظ بجزء كبير من بنيتها.تُسمى هذه العملية بالتجديد المباشر من قطب إلى قطب (DEER)، وهي تعالج إحدى المشكلات الشائعة في بطاريات الليثيوم أيون. فمع دورات الشحن والتفريغ، تتراكم طبقة على الأقطاب تُسمى واجهة الإلكتروليت الصلب (SEI). ورغم أن كمية صغيرة منها ضرورية لعمل البطارية، إلا أن نموها المفرط يعيق حركة الإلكترونات ويقلل في النهاية من السعة المتاحة.
لتطبيق تقنية DEER، يقوم الباحثون بتفكيك الخلايا المستعملة وتعريض أقطابها الكهربائية لحمام كهروكيميائي يحتوي على 1،3-ثنائي ميثيل-2-إيميدازوليدينون، المعروف اختصاراً بـ DMI. تزيل هذه المعالجة جزءاً من تراكم طبقة SEI دون إتلاف القطب الكهربائي، الذي يمكن إعادة استخدامه بعد ذلك لتصنيع خلية جديدة.
كانت نتائج الاختبار مذهلة. استعادت البطاريات المُجددة ما يصل إلى 95% من سعتها الأصلية. علاوة على ذلك، فقدت الخلايا المُعالجة سعتها بوتيرة أبطأ خلال الاستخدام اللاحق. انخفض معدل التدهور من 0.072% لكل دورة في البطاريات المتدهورة إلى 0.042% في تلك التي خضعت لعملية DEER، وهو فرق استمر لما يقارب 800 دورة.
بل ويمكن تكرار هذه المعالجة. في تجربة أخرى، استعادت بطارية سبق تجديدها ما يصل إلى 90% من سعتها الأصلية بعد تطبيق العملية مرة ثانية.
يُغيّر هذا المقترح النهج المعتاد لإعادة التدوير تغييرًا جذريًا. ففي الوقت الحالي، تقوم العديد من المنشآت بتقطيع البطاريات للحصول على خليط يُعرف باسم "الكتلة السوداء"، والتي تُستخلص منها مواد مثل الليثيوم والنيكل والكوبالت والمنغنيز والنحاس والألومنيوم من خلال عمليات كيميائية أو باستخدام درجات حرارة عالية. ويهدف مشروع DEER إلى الحفاظ على الأقطاب الكهربائية نفسها مسبقًا لإعادة استخدامها.
قد يكون هذا الأمر مثيرًا للاهتمام بالنسبة للسيارات الكهربائية. فعندما تنخفض سعة البطارية إلى ما يقارب 70-80% من سعتها الأصلية، قد لا تعود قادرة على تلبية متطلبات مدى السيارة، حتى لو كانت مكوناتها لا تزال صالحة للعمل.
مع ذلك، لا تُناسب هذه التقنية جميع البطاريات المتدهورة. فإذا كان التدهور ناتجًا عن تشققات في الجزيئات، أو فقدان الليثيوم، أو تلف هيكلي، أو مشاكل ميكانيكية، فلن تُجدي هذه الطريقة نفعًا. علاوة على ذلك، من الضروري تفكيك الخلايا لاستخراج الأقطاب الكهربائية، إذ وجد الباحثون أن إدخال محلول DMI مباشرةً في بطارية سليمة لم يُحقق نتائج جيدة.
تشير تقديرات جامعة كورنيل إلى أن إعادة التدوير باستخدام DEER قد تكلف حوالي 15.25 دولارًا للكيلوغرام، مقارنة بـ 26.31 دولارًا للطرق التقليدية الأخرى.
from حوحو للمعلوميات https://ift.tt/7j9U8VN
via yahya
