مادة جديدة قد تحدث ثورة في عالم السيارات الكهربائية

وكالات

اكتشف باحثون من جامعة ليفربول مادة إلكتروليتية صلبة تقوم بتوصيل أيونات الليثيوم بسرعة. ويفتح اكتشاف موصل Liion الجديد اتجاهاً جديداً للبطاريات المستدامة. تمت مناقشة هذا الاكتشاف في بحث نشر في مجلة Science.

تتكون المادة الجديدة من عناصر غير سامة وفيرة بالأرض، وتتميز بقدرة عالية على توصيل أيونات الليثيوم لتحل محل الشوارد السائلة في تكنولوجيا بطاريات الليثيوم أيون الحالية، مما يحسن السلامة وقدرة الطاقة. تعتبر إلكتروليتات الليثيوم هذه مكونات أساسية في البطاريات القابلة لإعادة الشحن التي تشغل المركبات الكهربائية والعديد من الأجهزة الإلكترونية. وقام فريق البحث بتركيب المادة في المختبر، وتحديد بنيتها وعرضها في خلية بطارية.

المادة الجديدة هي واحدة من عدد صغير جداً من المواد الصلبة التي تحقق موصلية أيون الليثيوم عالية بما يكفي لتحل محل الشوارد السائلة، وتعمل بطريقة جديدة بسبب بنيتها.

تم تحقيق اكتشافه من خلال سير عمل حسابي وتجريبي تعاوني استخدم الذكاء الاصطناعي والحسابات القائمة على الفيزياء لدعم القرارات التي اتخذها خبراء الكيمياء في الجامعة.

توفر المادة الجديدة منصة لتحسين الكيمياء لزيادة تعزيز خصائص المادة نفسها، وتحديد المواد الأخرى بناءً على الفهم الجديد الذي قدمته الدراسة.

وقال البروفيسور مات روسينسكي، من قسم الكيمياء بجامعة ليفربول: “يوضح هذا البحث تصميم واكتشاف مادة جديدة وعملية على حد سواء. يغير هيكل هذه المادة الفهم السابق لما يبدو عليه المنحل بالكهرباء ذي الحالة الصلبة عالي الأداء. على وجه التحديد، يمكن للمواد الصلبة التي تحتوي على العديد من البيئات المختلفة للأيونات المتنقلة أن تؤدي أداءً جيداً للغاية، وليس فقط العدد الصغير من المواد الصلبة حيث يوجد نطاق ضيق جداً من البيئات الأيونية. وهذا يفتح بشكل كبير المجال الكيميائي المتاح لمزيد من الاكتشافات.

تبشر التقارير الأخيرة والتغطية الإعلامية باستخدام أدوات الذكاء الاصطناعي للعثور على مواد جديدة محتملة.

في هذه الحالات، تعمل أدوات الذكاء الاصطناعي بشكل مستقل، وبالتالي من المرجح أن تعيد إنشاء ما تم تدريبها عليه بطرق مختلفة، وتوليد مواد قد تكون مشابهة جداً للمواد المعروفة.

وأضاف: “تُظهر هذه الورقة البحثية الاكتشافية أن الذكاء الاصطناعي وأجهزة الكمبيوتر التي ينظمها الخبراء يمكنها معالجة المشكلة المعقدة المتمثلة في اكتشاف المواد في العالم الحقيقي، حيث نسعى إلى اختلافات ذات معنى في التركيب والبنية التي يتم تقييم تأثيرها على الخصائص بناءً على الفهم”. “يقدم نهج التصميم المبتكر لدينا طريقاً جديداً لاكتشاف هذه المواد وغيرها من المواد عالية الأداء التي تعتمد على الحركة السريعة للأيونات في المواد الصلبة”.

كانت الدراسة التي تم إجراؤها بمثابة جهد مشترك بين الباحثين في قسم الكيمياء بجامعة ليفربول، ومصنع ابتكار المواد، ومركز أبحاث ليفرهولم لتصميم المواد الوظيفية، ومعهد ستيفنسون للطاقة المتجددة، ومركز ألبرت كرو، وكلية الهندسة. تم تمويله من قبل مجلس أبحاث العلوم الهندسية والفيزيائية (EPSRC)، وصندوق ليفرهولم، ومعهد فاراداي.

لقد كانت هذه التكنولوجيا قادمة منذ وقت طويل جداً. على الرغم من أنه لم يتم اختباره بشكل كامل حتى الآن، إلا أنه يمثل تحسناً كبيراً في تكنولوجيا أيونات الليثيوم.