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

طفل يتعلم اللغة مقارنةً بنماذج الذكاء الاصطناعي الكبيرة

الأطفال يتفوقون على نماذج اللغة الكبيرة في تعلم اللغة رغم فجوة البيانات الهائلة

يتقن الأطفال لغاتهم بعد عشرات الملايين من الكلمات بينما تحتاج نماذج اللغة الكبيرة إلى تريليونات الرموز، وتسعى الأبحاث الحديثة لفهم هذه الكفاءة الاستثنائية لبناء ذكاء اصطناعي أكثر كفاءةً.

MIT Technology Review
صحة الأمعاء والميكروبيوم البشري

الأدوية الشائعة تُغيّر ميكروبيوم الأمعاء لسنوات بعد التوقف عنها

كشفت دراسة على أكثر من 2500 شخص أن المضادات الحيوية ومضادات الاكتئاب وحاصرات بيتا تُحدث تحولات دائمة في بكتيريا الأمعاء تستمر سنوات، مع نتائج مثيرة للدهشة بشأن البنزوديازيبينات.

ScienceDaily
صورة هابل لتجمع نجمي كروي وتدفقه النجمي في مجرة بعيدة

شريط نجمي شبحي خارج مجرتنا يفتح آفاقاً جديدة لدراسة المادة المظلمة

رصد فريق بحثي دولي أول تدفق نجمي من تجمع كروي خارج درب اللبانة في مجرة خافتة تبعد 115 مليون سنة ضوئية، مقدماً أداة غير مسبوقة لرسم خرائط المادة المظلمة في الكون.

ScienceDaily
رقاقة المشط الضوئي المصغّر تولّد قوساً من الترددات الضوئية

قوس قزح على رقاقة: ابتكار بريطاني يُمهّد لثورة شبكات الجيل السادس

طوّر باحثون في جامعة لوبورو رقاقة بحجم حبة الأرز تُولّد سلسلة دقيقة من الترددات الضوئية تُحوَّل إلى موجات مليمترية، في اختراق قد يُعجّل باتصالات الجيل السادس وتطبيقات التوقيت الكمّي.

ScienceDaily
تلسكوب رومان الفضائي التابع لناسا يُطلق في مدار الفضاء

ناسا تُطلق تلسكوب رومان الفضائي في 30 أغسطس لفك أسرار الكون

اجتاز تلسكوب نانسي غريس رومان الفضائي مراجعة الجاهزية للإطلاق، ومن المقرر انطلاقه على متن صاروخ Falcon Heavy في 30 أغسطس 2026 لدراسة التمدد الكوني والكواكب الخارجية بمجال رؤية أوسع مئة مرة من هابل.

ScienceDaily
صورة رنين مغناطيسي للدماغ البشري تُبرز منطقة الحصين

جين ألزهايمر APOE4 يُقلّص الخلايا العصبية في الحُصين بسنوات قبل ظهور الأعراض

كشف باحثو معهد غلادستون أن الجين APOE4 يرفع مستوى بروتين Nell2 مما يُسبب انكماش الخلايا العصبية وفرط نشاطها في الحُصين سنوات قبل بدء فقدان الذاكرة، مع بصيص أمل بإمكانية عكس هذا الضرر.

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