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.

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.
المزيد من أجهزة

كهف دريمولين يكشف وصول الإنسان المنتصب إلى جنوب أفريقيا أبكر بـ200 ألف سنة
حفرية جمجمة بالغة من كهف دريمولين بجنوب أفريقيا تشير إلى أن الإنسان المنتصب وصل إلى المنطقة قبل نحو مليوني سنة، أي أبكر بـ200 ألف سنة من التقديرات السابقة المستندة إلى موقع دمانيسي في جورجيا.

مسبار آينشتاين يكشف عشر دقائق من أشعة إكس اللينة تلت انفجار غاما قصيرًا
رصد مسبار آينشتاين الفضائي انبعاثًا من أشعة إكس اللينة استمر نحو عشر دقائق بعد انفجار أشعة غاما قصير، في إشارة محتملة إلى ولادة نجم مغناطيسي عقب اندماج نجمين نيوترونيين.

ويمو تؤمّن قرضاً بـ5 مليارات دولار من بلاكستون وبيمكو لتوسيع الأجرة الذاتية
أعلنت ويمو، شركة القيادة الذاتية التابعة لألفابت، إغلاق قرض بقيمة 5 مليارات دولار من بلاكستون وبيمكو وجهات أخرى، في أول استخدام للشركة لتمويل الدين لدعم توسعها في السوق الأمريكية وخارجها.

ناسا تقيس بدقة غير مسبوقة تحرّك مركز كتلة الأرض مع تغير الفصول
طوّر باحثو وكالة ناسا طريقة أدق لقياس تحرّك مركز كتلة الأرض بضعة ملليمترات مع انتقال المياه والجليد والهواء بين الفصول، في تحديث يرفع دقة أنظمة تحديد المواقع والملاحة الفضائية.

فيزيائيون يعثرون على "شبح" التوصيل الفائق في مادة كمية نادرة
رصد باحثون أمريكيون نمطًا متموجًا من أزواج الإلكترونات يستمر في مادة يورانيوم ديتلورايد بعد أن تفقد خاصية التوصيل الفائق، في دليل يشير إلى أن هذه الأزواج قد تتشكل قبل دخول المادة فعليًا في الحالة الفائقة.

تلسكوب جيمس ويب يرصد آثار تصادمات عنيفة بين أجرام شبيهة بالمريخ حول نجوم فتية
رصد تلسكوب جيمس ويب الفضائي 21 قرص حطام نادرًا حول نجوم حديثة التكوّن، تحمل آثار تصادمات عنيفة بين أجنّة كوكبية، في اكتشاف يلقي ضوءًا على كيفية تشكّل القمر من ارتطام الأرض الفتية بجرم شبيه بالمريخ.