لا ريب في أن إحدى الصعوبات التي تواجهها السيارات الكهربائية في وقتنا الراهن تكمن في ذلك البطء الذي يكتنف عادة عملية شحن البطارية فيها، هذا فضلاً عن عدم قدرتها على العمل لمسافات طويلة، ذلك لأنها تحتاج إلى شحن متواصل. ولن تتبلور فكرة سيارات المستقبل الكهربائية ما لم يتم التوصل إلى تقنية ناجعة تتم من خلالها عملية الشحن بالوتيرة نفسها التي تجري فيها عملية تعبئة الوقود في السيارات التقليدية.
وفي سبيل تحقيق ذلك؛ تسعى الشركات والجهات المعنية إلى تطوير ما يعرف باسم تقنية الشحن السريع في بطاريات ذات طاقات عالية، وذلك بهدف شحن السيارة خلال مدى أقصاها 10 دقائق لكي تتمكن من السيرِ لمسافة تقدر بنحو 200 ميل (أي ما يعادل 322 كيلو متر تقريباً). إلا أن العائق الرئيس في وجه تطوير ذلك يتمثل في مشكلة تجمع معدن الليثيوم حول القطب الموجب للبطارية التي تحدث عادةً عند الشحن بمعدلات عالية والذي يفضي بدوره إلى انخفاض في العمر الافتراضي للبطارية، ناهيك عن حاجة البطارية إلى التبريد أثناء عملية الشحن السريع.
التلاعب بدرجات الحرارة
إن بطاريات الليثيوم التقليدية تُشحن وتفرغ عند درجة الحرارة نفسها، ولكن في دراسة أجريت مؤخراً قدم من خلالها الباحثون طريقةً جديدة للتلاعب بدرجات الحرارة أثناء شحن البطارية وتفريغها. وقد تمثلت تلك الطريقة في شحن خلية الليثيوم أيون عند درجات حرارة مرتفعة في مدة لا تتجاوز 10 دقائق لكل دورة شحن؛ وذلك منعاً لحدوث تآكل أو نقص في عمر البطارية، ومن ثم استخدامها وتفريغها بدرجات حرارة منخفضة.
شحن البطارية عند ثلاث درجات مختلفة
قام الباحثون بشحن بطاريات الليثيوم-أيون عند ثلاث درجات حرارة مختلفة 40،49،60 درجة مئوية، وبالطبع عند درجة حرارة غرفة الاختبار دون إجراء أي تسخين للبطارية التي كانت درجة حرارتها آنذاك تبلغ 20 درجة مئوية، ثم بادروا إلى تبريدها بوسائل عدة مختلفة، ومن ثم تفريغها لإعادة شحنها من جديد، وذلك لمعرفة عدد الدورات التي يمكن أن تُشحن فيها البطارية قبل حدوث أي تلف في سعتها.
شحن خلية ليثيوم-أيون عالية الطاقة
جاءت نتائج الاختبار مطابقة للتوقعات؛ إذ فقدت البطارية التي لم تُسخن 20 %من سعتها بعد 60 دورة فقط من الشحن السريع. في حين ارتفع عدد دورات الشحن مع ازدياد درجات حرارة البطارية خلال عملية الشحن. وهكذا تم إجراء 380 دورة عند درجة الحرارة 40، و1000 دورة شحن سريع عند الدرجة 49. وأخيراً عند الدرجة 60 وصلت البطارية إلى 1700 دورة شحن سريع قبل أن تفقد 20 % من السعة. كما نجح الباحثون بشحن خلية ليثيوم-أيون عالية الطاقة (209 واط/كغ) وفق طريقة الشحن والتفريغ بالاعتماد على خاصية الشحن السريع وبمعدل 2500 دورة أي ما يعادل سير السيارة مسافة 500000 ميل، ولم تخسر البطارية حينذاك سوى 3.8 % من سعتها. وتجاوزت النتيجة وعلى نحو كبير هدف الباحثين في وزارة الطاقة الأمريكية وتوقعاتهم. ولقد تمثل الهدف الرئيس من الدراسة في خسارة ما قدره 20 % من سعة البطارية بعد 500 دورة في عملية الشحن السريع.
المحصلة
نستنتج من الدراسة السابقة بأن الطريقة الجديدة في تغيير درجات الحرارة وتعديلها أثناء عمليتي الشحن والتفريغ فتحت مساراً جديداً للارتقاء بتقنيات السيارات الكهربائية المعمول بها وتسهيلها مع استمرار تحقيق عمر افتراضي أطول للبطاريات. وهكذا بات بمقدور بطارية الليثيوم-أيون الخاصة بالسيارات الكهربائية أن تكفي لقيادة مسافة قد تصل إلى 300 كم عن طريق شحنها مدةَ عشر دقائق فقط. ولعل هذا من شأنه أن يتيح استخدامها في السيارات والتغلب على المشكلة الرئيسة في هذا الإطار والتي أتينا على ذكرها آنفاً.
هل تبحث عن المزيد من المعرفة والتسلية والإثارة في الوقت عينه؟ إذن عليك قراءة المواضيع التالية:
-
سيارة كهربائية بالكامل من بورشه مع خاصية الشحن السريع
-
حوادث اشتعال الهواتف الذكية لم تقتصر على سامسونغ فقط!
-
فيليب موريس إنترناشونال تُطلق جهاز تسخين التبغ أيقوص 3 ديو في الإمارات
-
مواقع التواصل الاجتماعي تزيد العزلة وتولّد الحسد
-
شركة نيكين سيكي اليابانية تبني أعلى ناطحة سحاب خشبية