اختراق تقني صيني جديد في بطاريات الليثيوم الصلبة يفتح آفاقًا غير مسبوقة للطاقة المستقبلية

شبكة السيارات الصينية: في إنجاز علمي بارز يعزز موقع الصين في سباق تطوير البطاريات المتقدمة، أعلن معهد المعادن التابع للأكاديمية الصينية للعلوم مؤخرًا عن تحقيق اختراق تقني في مجال بطاريات الليثيوم الصلبة، وهو المجال الذي يُعدّ من أكثر الاتجاهات الاستراتيجية حساسية في صناعة الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية.

تم نشر نتائج البحث في المجلة الدولية المرموقة Advanced Materials (المواد المتقدمة)، لتُبرز الريادة العلمية للصين في تطوير الجيل التالي من حلول تخزين الطاقة عالية الأمان والكثافة.

حل جذري لمشكلة “المقاومة البينية” في البطاريات الصلبة

تتميّز بطاريات الليثيوم الصلبة (Solid-State Batteries) بكونها أكثر أمانًا وكفاءة من البطاريات التقليدية السائلة، إذ تتيح كثافة طاقة أعلى مع تقليل خطر الاشتعال أو التسرب.
لكن رغم هذه المزايا، تواجه البطاريات الصلبة تحديًا رئيسيًا يتمثل في المقاومة العالية عند واجهة التلامس بين القطب والإلكتروليت الصلب، والمعروفة علميًا باسم المقاومة البينية (Interface Impedance)، وهي ظاهرة تنتج عن ضعف التصاق الطبقات الداخلية للبطارية ببعضها، مما يعيق حركة الأيونات ويقلل كفاءة الشحن والتفريغ.

فريق البحث من الأكاديمية الصينية للعلوم نجح في معالجة هذا التحدي من خلال تصميم مبتكر لجزيئات البوليمر؛ حيث تم إدخال مجموعات إيثوكسي (–OCH₂CH₃) الموصلة للأيونات، إلى جانب سلاسل قصيرة من الكبريت النشط كهربائيًا ضمن التركيب الجزيئي نفسه.
هذه البنية الفريدة مكّنت من دمج الواجهة بين القطب والإلكتروليت على المستوى الجزيئي، مما خفّض المقاومة البينية ورفع كفاءة انتقال الأيونات بشكل غير مسبوق.

مادة بوليمرية ذكية تجمع بين المرونة والتوصيل العالي

المادة الجديدة التي طوّرها الباحثون ليست مجرد إلكتروليت، بل نظام متكامل يجمع بين نقل وتخزين الأيونات بشكل متحكم فيه، إذ يمكنها التبديل بين وضعي النقل والتخزين تبعًا لاختلاف الجهد الكهربائي داخل البطارية.
كما تتميز بخصائص ميكانيكية فائقة، إذ أثبتت التجارب أن البطارية المصنوعة منها تتحمل أكثر من 20,000 دورة انحناء دون أي تدهور في الأداء.
وللتوضيح، دورة الانحناء تعني عدد المرات التي تُثنى فيها البطارية ثم تُعاد إلى وضعها الطبيعي خلال الاختبارات، وهي طريقة علمية لقياس قدرة البطارية على مقاومة الإجهاد الميكانيكي. والقدرة على تحمّل أكثر من 20 ألف دورة تعني أن المادة المستخدمة مرنة للغاية ومناسبة للتطبيقات التي تتطلب القابلية للانحناء، مثل الأجهزة القابلة للطي أو البطاريات المرنة المستخدمة مستقبلًا في السيارات الكهربائية أو الطائرات الصغيرة.

وعند استخدامها ضمن القطب الموجب المركّب (Composite Cathode)، ساهمت المادة في زيادة كثافة الطاقة بنسبة تصل إلى 86% — أي أنها مكّنت البطارية من تخزين قدر أكبر من الطاقة داخل الحجم نفسه. وهذه النسبة تمثل قفزة كبيرة في الأداء مقارنةً بالمواد التقليدية المستخدمة في بطاريات الحالة الصلبة.

خطوة استراتيجية نحو جيل جديد من البطاريات الآمنة والعالية الكفاءة

تؤكد الأكاديمية الصينية للعلوم أن هذه النتيجة تمثل تقدمًا علميًا في المواد الأساسية لبطاريات الليثيوم الصلبة، وتفتح بابًا لتصاميم جديدة كليًا تعتمد على التحكم الجزيئي في الواجهات الداخلية.
ورغم أن هذا الاختراق لا يزال في مرحلة البحث العلمي الأساسي ولم يدخل بعد مرحلة الإنتاج التجاري، إلا أنه يضع أسسًا قوية لتطوير بطاريات المستقبل ذات الكفاءة العالية والأمان الفائق، التي يُتوقّع أن تكون العمود الفقري لصناعة السيارات الكهربائية في العقد القادم.

مقارنة: من المختبر إلى المصنع – أين وصلت شركات السيارات؟

بينما تواصل الأكاديمية أبحاثها في المرحلة النظرية، وصلت بعض شركات السيارات الصينية إلى مرحلة التطبيق الصناعي.
فعلى سبيل المثال، أعلنت شركة سايك MG عن وصول تقنية البطاريات شبه الصلبة (Semi-Solid Batteries) إلى مرحلة الإنتاج التجاري، بالشراكة مع شركة QingTao Energy وتحت إشراف المعهد الابتكاري للبحث والتطوير التابع لمجموعة SAIC.

تركّز تقنية MG على عمليات التصنيع الجاف (Dry Process)، وهي طريقة تصنيع متقدمة تُستخدم لتقليل الرطوبة وتحسين استقرار المواد الداخلية في البطارية. كما تعتمد على مواد منغنية مركبة (Manganese-based Composites)، وهي مواد تجمع بين عناصر معدنية مختلفة لتحسين الأداء الحراري والكهربائي.
إضافة إلى ذلك، تم دمج نظام إدارة حرارية متكامل (Integrated Thermal Management) للتحكم في درجة حرارة البطارية أثناء التشغيل، ما يزيد من سلامتها وكفاءتها في الظروف البيئية القاسية.

وقد بدأت بالفعل عملية الإنتاج التجاري واسع النطاق لهذه البطاريات، وبدأت تُستخدم فعليًا في الجيل الجديد من سيارة MG4 الكهربائية، وهو ما يمثل نقلة نوعية من الأبحاث النظرية إلى التطبيقات الواقعية.

رؤية شبكة السيارات الصينية

إن هذا التقدّم العلمي الذي حققته الأكاديمية الصينية للعلوم في مجال بطاريات الليثيوم الصلبة يُعدّ محورًا استراتيجيًا لمستقبل الطاقة المستدامة، خصوصًا في ظلّ سعي الصين لقيادة ثورة التخزين الكهربائي عالميًا.
ومع اقتراب تقنيات البطاريات الصلبة وشبه الصلبة من النضوج التجاري، فإن السنوات القليلة المقبلة ستشهد تنافسًا متسارعًا بين الأبحاث الأكاديمية والصناعة التطبيقية لتحقيق التوازن المثالي بين الأداء، الأمان، والتكلفة.

تُثبت هذه الإنجازات أن الصين لا تكتفي بالتصنيع، بل تتصدّر أيضًا مشهد الابتكار العلمي والهندسي في الطاقة الجديدة، لتؤكد مجددًا أن مستقبل البطاريات الآمنة وعالية الكثافة سيكون صينيًّا بامتياز.