علماء يكشفون لغز انهيار البطاريات ذات الحالة الصلبة ويفتحون آفاقاً لحلول ثورية

فريق من معهد ماكس بلانك يحل أخيراً لغزاً أعاق تطوير البطاريات الصلبة عقوداً: كيف تتسلل تشعبات الليثيوم خلال المنحلّ الكهربائي الخزفي وتُشعل الدوائر القصيرة.

تحرير
ألمعي · هيئة التحرير
النشر
١١ يوليو ٢٠٢٦
المصدر
Science Daily
القراءات
٠
الوقت
قراءة دقيقتين
تقنية البطاريات ذات الحالة الصلبة - اختراق علمي

في اكتشاف علمي قد يُعجّل بعصر جديد من البطاريات الأكثر أماناً وكفاءة، نجح فريق بحثي من معهد ماكس بلانك للمواد المستدامة في ألمانيا في حل لغزٍ طال انتظاره: كيف تتمكن تشعبات الليثيوم الناعمة من اختراق المنحلّ الكهربائي الخزفي الصلب في البطاريات ذات الحالة الصلبة مُحدثةً دوائر قصيرة وإفشال البطارية؟

نُشرت نتائج الدراسة في مجلة Nature الخميس العاشر من يوليو 2026، وتُقدّم إجابةً علمية دقيقة عن إشكالية أبقت البطاريات الصلبة بعيدةً عن التطبيق التجاري الواسع رغم تفوقها النظري الكبير على بطاريات الليثيوم-أيون السائلة التقليدية.

أسرار الاختراق المدمّر

اتجه كثير من الباحثين لتفسير ظاهرة اختراق التشعبات بآليات الإلكترون الزاحف عبر الطور الخزفي، غير أن فريق ماكس بلانك بقيادة الدكتورة يووي تشانغ توصّل إلى نتيجة مغايرة تماماً. وبفضل استخدام أساليب تحليل متقدمة تحت درجات الحرارة المتجمدة وفي بيئة مفرغة من الهواء، تبيّن أن تشعبات الليثيوم تخترق المنحلّ الخزفي عبر آلية الكسر الهش المحرّكة بالضغط الهيدروستاتيكي المتراكم داخل الخلية.

بمعنى أوضح: تنمو هياكل الليثيوم الشجيرية أثناء الشحن مُولِّدةً ضغطاً داخلياً شديداً يُشقّق المادة الخزفية قبل أن تبلغها كهربائياً. وقد حدّد الفريق العوامل التي تُضاعف هشاشة الخزف أمام هذا الضغط، مما فتح الباب أمام استراتيجيات علاجية جديدة.

حلول على ثلاثة محاور

اقترح الباحثون جملةً من الحلول العملية المستوحاة من هذا الاكتشاف:

أولاً: تطوير منحلات خزفية أكثر صلابةً تتحمل الضغوط الداخلية المتصاعدة دون أن تتصدع. ثانياً: تصميم فراغات مجهرية مقصودة داخل البنية الخزفية تعمل بمثابة مصدّات تُعيد توجيه نمو التشعبات بعيداً عن المسارات الحرجة. ثالثاً: تطوير طلاءات وقائية على سطح مصعد الليثيوم تُضعف قدرته على توليد هذا الضغط المدمّر.

لماذا تهم البطاريات الصلبة؟

تُعدّ البطاريات ذات الحالة الصلبة الوعد الأكبر في صناعة التخزين الكهروكيميائي للطاقة؛ فهي تستبدل المنحلّ الكهربائي السائل القابل للاشتعال بمادة خزفية صلبة، مما يُلغي عملياً خطر الحرائق المرتبطة ببطاريات الليثيوم-أيون التقليدية. فضلاً عن ذلك، تتيح كثافة طاقة أعلى بكثير، وهو ما يعني من الناحية التطبيقية: هواتف ذكية تعمل أياماً بدلاً من ساعات، وسيارات كهربائية يتضاعف مداها دون زيادة حجم حزمة البطاريات.

غير أن إتقان هذه التقنية ظلّ بعيداً عن الحلم إلى أن باتت مشكلة التشعبات عقبةً رئيسية دون الاستخدام التجاري الشامل.

الأثر المتوقع

بتحديد الآلية الدقيقة لاختراق التشعبات، يمنح هذا الاكتشاف مصنّعي البطاريات خريطةً واضحة لمساعيهم في التحسين. وتتسابق شركات كتويوتا وSamsung SDI وQuantumScape والعشرات غيرها على الإطلاق التجاري لبطاريات صلبة للسيارات الكهربائية.

يتقاطع هذا الإنجاز مع أولويات التحول الطاقوي في العالم العربي؛ إذ تضخ المملكة العربية السعودية عبر رؤية 2030 استثمارات ضخمة في البنية التحتية للسيارات الكهربائية—لا سيما في مشروع نيوم والمدن الخضراء المقررة—فيما تعتمد الإمارات على منظومات التخزين الكهروكيميائي لضمان استقرار مشاريع الطاقة الشمسية كمحطة محمد بن راشد آل مكتوم. وتُشكّل درجات الحرارة الخليجية المرتفعة تحدياً حقيقياً لأداء بطاريات الليثيوم-أيون التقليدية وعمرها؛ لذا يمثّل التوصل إلى بطاريات صلبة أكثر ثباتاً حرارياً وأماناً تطوراً ذا أثر مباشر على جدوى التنقل الكهربائي في المناخ العربي الحار.

وقد تُسهم نتائج هذا البحث في تسريع وصول البطاريات الصلبة إلى خطوط الإنتاج الفعلي، مما قد يُعجّل بمرحلة التبني الواسع في السيارات الكهربائية حول العالم.

المصدر الأصلي
Science Daily
قراءة المقال الأصلي ↗
قصة اليوم · كل صباح

أعجبك التقرير؟ استلم واحداً كل صباح.

قصةٌ تقنية واحدة تستحقّ وقتك، بالعربية. بلا إعلانات، بلا إزعاج.

بلا إعلانات · إلغاء الاشتراك بنقرة واحدة · بياناتك آمنة

اقرأ أيضًا

المزيد من أجهزة

تصوير لوجبة صحية مع مقياس ميزان وتمثيل لتحدي إدارة الوزن

الدماغ مُبرمج لاسترداد الوزن الزائد: لماذا تفشل الحميات على المدى البعيد؟

علماء يُبيّنون أن الدماغ البشري يعامل الوزن السابق كـ«نقطة صواب» ويحفّز الجسم لاسترداده عبر آليات بيولوجية متطورة، مما يُفسّر لماذا تفشل معظم الحميات على المدى البعيد.

ScienceDaily
أعشاب بحرية وطحالب عائمة في المحيط الأطلسي

الذكاء الاصطناعي يرصد انتشاراً مقلقاً للطحالب في محيطات العالم بمعدل 13% سنوياً

تحليل 1.2 مليون صورة فضائية بالذكاء الاصطناعي يكشف تمدداً غير مسبوق للطحالب الكبيرة في المحيطات منذ عقدين، مع تداعيات بيئية واقتصادية خطيرة على السواحل.

ScienceDaily
كوكب المريخ مع تصوير فني للرياح الشمسية تسرق غلافه الجوي

موجات عملاقة تسرق غلاف المريخ الجوي وتُلقيه في الفضاء

بيانات مسبارَي MAVEN وتيانوان-1 تكشف كيف تُولّد الرياح الشمسية موجات ضخمة تنتزع جزيئات الغلاف الجوي لكوكب المريخ، مما يُلقي ضوءاً على لغز تحوّله من كوكب ربما كان صالحاً للحياة.

ScienceDaily
سطح القمر مع ظهور فوهات القطب الجنوبي في الظل الدائم

الزلازل القمرية قد تكشف عن مخزون مياه خفي تحت سطح القمر

باحثون يثبتون أن الموجات الزلزالية يمكنها الكشف عن طبقات الجليد القمري المختبئة في باطن القمر، مما قد يُيسّر إمداد رواد الفضاء بالمياه والوقود في مهمات الاستكشاف القادمة.

ScienceDaily
تصور بصري لموقع مفاعل Valar Atomics النووي المعياري الصغير

«فالار أتومكس» تجمع مليار دولار للمفاعلات النووية الصغيرة بشراكة إنفيديا

شركة Valar Atomics لتطوير المفاعلات النووية المعيارية الصغيرة تُغلق جولة تمويل بمليار دولار بتقييم ستة مليارات دولار، إثر نجاحها في تشغيل أنظمة إنفيديا بمفاعلها التجريبي.

TechCrunch
تقنية الاتصالات الليزرية بين الأقمار الاصطناعية

قوة الفضاء الأمريكية تمنح K2 Space 22.9 مليون دولار لاتصالات الليزر الفضائية

منحت قوة الفضاء الأمريكية شركة K2 Space عقداً لاختبار محطات ليزرية تُتيح نقل البيانات العسكرية مباشرةً بين الأقمار الاصطناعية دون محطات أرضية وسيطة.

SpaceNews