طور باحثو بمختبر بيركلي غلاف بوليمر موصل يعرف باسم HOS-PFM، والذى قد يتيح بطاريات ليثيوم أيون أكثر قوة وطويلة الأمد للسيارات الكهربائية، وقال جاو ليو، العالم البارز في منطقة تقنيات الطاقة في بيركلي لاب: "يفتح هذا التقدم نهجًا جديدًا لتطوير بطاريات السيارات الكهربائية التي تكون ميسورة التكلفة وسهلة التصنيع".
ويقوم طلاء HOS-PFM بتوصيل الإلكترونات والأيونات في نفس الوقت، ويضمن ذلك استقرار البطارية ومعدلات شحن/ تفريغ عالية مع تعزيز عمر البطارية، وأضاف ليو أن الطلاء يظهر أيضًا أنه مادة لاصقة للبطارية يمكن أن تطيل عمر بطارية ليثيوم أيون من متوسط 10 سنوات إلى حوالي 15 عامًا.
ولإثبات خصائص الموصلية والمادة اللاصقة الفائقة لـ HOS-PFM ، قام Liu وفريقه بطلاء أقطاب من الألومنيوم والسيليكون باستخدام HOS-PFM واختبروا أدائهم في إعداد بطارية ليثيوم أيون، ويعد السيليكون والألمنيوم من المواد الواعدة للقطب الكهربائي لبطاريات الليثيوم أيون بسبب قدرتها العالية على تخزين الطاقة وخفة وزنها. لكن هذه المواد الرخيصة والوفرة تتآكل بسرعة بعد دورات شحن / تفريغ متعددة.
وأثناء التجارب في مصدر الضوء المتقدم والمسبك الجزيئي ، أظهر الباحثون أن طلاء HOS-PFM يمنع بشكل كبير الأقطاب الكهربائية القائمة على السيليكون والألمنيوم من التدهور أثناء تدوير البطارية مع توفير سعة بطارية عالية تزيد عن 300 دورة ، وهو معدل أداء متكافئ، مع أحدث أقطاب كهربائية اليوم.
وقال ليو إن النتائج مثيرة للإعجاب لأن خلايا الليثيوم أيون القائمة على السيليكون تدوم عادة لعدد محدود من دورات الشحن / التفريغ وعمر التقويم، وقد وصف الباحثون مؤخرًا هذه النتائج في مجلة Nature Energy، ويمكن أن يسمح طلاء HOS-PFM باستخدام أقطاب كهربائية تحتوي على ما يصل إلى 80% من السيليكون.
وقال ليو إن مثل هذا المحتوى العالي من السيليكون يمكن أن يزيد من كثافة الطاقة لبطاريات الليثيوم أيون بنسبة 30 في المائة على الأقل، ونظرًا لأن السيليكون أرخص من الجرافيت، المادة القياسية للأقطاب الكهربائية اليوم، فإن البطاريات الأرخص سعرًا يمكن أن تزيد بشكل كبير من توافر السيارات الكهربائية للمبتدئين.
ويخطط الفريق بعد ذلك للعمل مع الشركات لتوسيع نطاق HOS-PFM للتصنيع بالجملة، ويعد مصدر الضوء المتقدم والمسبك الجزيئي من مرافق المستخدمين التابعة لمكتب العلوم التابع لوزارة الطاقة في مختبر بيركلي.