وروجت شركات السيارات لشعار “عمر البطارية ألف كيلومتر”، وظهرت بدورها البطاريات شبه الصلبة والصوديوم. يبدو أن كل مؤتمر صحفي ينعش توقعات الناس بشأن السيارات الكهربائية. ومع ذلك، فإن السعر المرتفع لكربونات الليثيوم يشبه الخيط الضيق، مما يجر الصناعة بأكملها إلى القلق بشأن التكلفة. في الوقت الذي يركز فيه الجميع على “نهاية الحالة الصلبة”، أطلق خبر من سيتشوان موجة جديدة – نجح فريق من جامعة سيتشوان في حل مشكلة بطاريات الليثيوم والكبريت المستمرة منذ قرن من الزمان. تظهر البيانات التجريبية أن منصة التفريغ تصل إلى 3.3 فولت وأن كثافة الطاقة تتجاوز 980 وات/كجم، وهو رقم قياسي جديد للبطاريات القائمة على الكبريت.
بالنسبة لشخص مثلي كان دائمًا يهتم بالطاقة الجديدة، كانت صدمة تلك اللحظة لا تقل عن رؤية البشرية تتخذ الخطوة الأولى للهبوط على القمر. لقد شهدت بطاريات الليثيوم والكبريت، وهي الكلمة التي أشادت بها دوائر البحث العلمي باعتبارها “مخزونا محتملا”، أخيرا فجر التصنيع الحقيقي. بالمقارنة مع بطاريات الليثيوم الثلاثية الموجودة، يمكن أن تصل كثافة الطاقة النظرية لنظام كبريت الليثيوم إلى 2600 وات/كجم، وهو أكثر من عشرة أضعاف الأخير. وبعبارة أخرى، إذا تم تنفيذ هذه التكنولوجيا، فإن عمر بطارية السيارات الكهربائية يمكن أن يتجاوز بسهولة 2000 كيلومتر، ويمكن تقليل وزن البطارية بمقدار الثلث. لا داعي للقلق بشأن الإحراج الناتج عن “تراجع” البطارية في الشتاء.
ما يجعلني أكثر حماسًا هو سمة التكلفة. تتمتع المواد مثل الكبريت والنحاس والليثيوم باحتياطيات وفيرة ولا تعتمد على معادن نادرة. وهذا لا يتجنب خطر الارتفاع الكبير في أسعار الكوبالت والنيكل فحسب، بل يجعل صناعة الطاقة الجديدة أكثر استقرارا أيضا. في عام 2026، عندما يرتفع سعر كربونات الليثيوم، يبدو هذا المسار المتمثل في “عدم الاعتماد على المعادن الثمينة في الأداء” عمليًا بشكل خاص.
ولكن هناك اسم يقف بين المثالية والواقع – وهو تأثير المكوك. لقد كانت هذه دائمًا أكبر مشكلة في بطاريات الليثيوم والكبريت. أثناء عملية التفريغ، يشبه بولي كبريتيد الليثيوم مجموعة من “القنافذ المضطربة”، التي تتنقل باستمرار بين الأقطاب الكهربائية الإيجابية والسلبية، ولا تسبب فقدان السعة فحسب، بل تقلل أيضًا من عمر البطارية بشكل حاد، وتصبح “هوة طبيعية” تمنع الإنتاج الضخم للتكنولوجيا.
في الماضي، سواء كان الأمر يتعلق بتفعيل الفاصل أو تعديل المنحل بالكهرباء، لم يجد فريق البحث العلمي حلاً جذريًا. حتى ظهور فريق لين زيفنغ وداي تشون لونغ من جامعة سيتشوان، قاموا بحل هذه المشكلة من خلال حل “بسيط وخام” تقريبًا – وهو إدخال أيونات النحاس لبناء نظام معماري هجين ثنائي الأيونات.
جمال هذا التصميم يكمن في “تبادل الأدوار”. في نظامها الجديد، تصبح أيونات النحاس هي بطل القطب الموجب، لتحل محل أيونات الليثيوم التقليدية للمشاركة في التفاعل؛ يتم فصل الإلكتروليت إلى مساحتين بواسطة غشاء تبادل أنيوني، وتمتلئ غرفة القطب الموجب ببيركلورات النحاس، وتمتلئ غرفة القطب السالب ببيركلورات الليثيوم، ويتم الحفاظ على توازن الشحن من خلال حرية حركة الأنيونات. بهذه الطريقة، يقوم الكبريت مباشرة بتوليد كبريتيد النحاس غير القابل للذوبان في المنحل بالكهرباء عند القطب الموجب، وهو ما يعادل إغلاق الباب أمام “مكوك متعدد الكبريتيد”. يعتبر كبريتيد النحاس أكثر موصلية ويسمح للبطارية بالاستجابة بسلاسة أكبر.
والأكثر إثارة للدهشة هو أن إمكانات التفاعل العالية لأيونات النحاس تسمح لمنصة التفريغ بالقفز من 2.1 فولت التقليدية إلى 3.3 فولت، مما يسجل رقمًا قياسيًا جديدًا للبطاريات القائمة على الكبريت. بناءً على بيانات المختبر، يمكن أن تصل كثافة الطاقة لبطارية الليثيوم والكبريت هذه إلى 980 وات/كجم. وحتى لو قدرت بشكل متحفظ أن تصل إلى 500-700 واط ساعة/كجم بعد تسويقها في المستقبل، فإنها ستكون كافية لتجاوز جميع المنتجات المنافسة.
في المقابل، تبلغ كثافة الطاقة الحالية للبطاريات شبه الصلبة السائدة حوالي 300 وات ساعة/كجم، وعلى الرغم من أن بطاريات الصوديوم تحرز تقدمًا سريعًا، إلا أنها لا تزال تحوم في حدود 175 وات ساعة/كجم. والأهم من ذلك، أن طريق الليثيوم-الكبريت يتخلى عن المعادن باهظة الثمن، ويقلل التكاليف بشكل كبير، وأكثر أمانًا، ولا ينطوي على خطر إطلاق الأكسجين، مما يوفر حماية أكثر استقرارًا لبطاريات الطاقة وأنظمة تخزين الطاقة.
ولم يتوقف فريق جامعة سيتشوان عند هذا الحد. لقد وضعوا في الوقت نفسه “مسار الزنك والكبريت” – باستخدام الزنك كقطب سلبي، والكهارل المائي كوسيط، ثم تنظيمه من خلال أيونات النحاس، ونجحوا في تحسين الأداء في درجات الحرارة المنخفضة وركزوا على مجال تخزين الطاقة. منذ ذلك الحين، بدأ التصميم ثنائي المسار لـ “حركة واحدة وتخزين واحد” يتشكل تدريجيًا.
بالنسبة للصناعة بأكملها، لا يعد هذا مجرد تقدم تكنولوجي، ولكنه أشبه بتغيير مفاهيمي. وبينما لا يزال العالم الخارجي يناقش ما إذا كانت الحالة الصلبة هي اللعبة النهائية، فإن الأبحاث التي أجرتها جامعة سيتشوان تذكرنا بأن عالم الطاقة في المستقبل لن يكون طريقاً يؤدي إلى النهاية، بل حديقة مزدهرة، مع مئات المدارس الفكرية التي تتنافس وتتطور في مجال التكنولوجيا.
وأعتقد أن هذا الاختراق لن يسمح لشركات السيارات بإعادة تقييم خرائط طريق البطاريات الخاصة بها فحسب، بل سيعطي أملا جديدا لسوق تخزين الطاقة أيضا. عمر أطول للبطارية، وتكلفة أقل، وأمان أعلى – هذا هو الثلاثي الأكثر رغبة في عصر الطاقة الجديد. خلف الكواليس، هناك مجموعة من الباحثين العلميين الصينيين الذين استخدموا أكثر من عشر سنوات من المثابرة لطرق باب تكنولوجيا الطاقة في العالم.
وبطبيعة الحال، لا تزال هالة المختبر بعيدة بعض الشيء عن التصنيع، وسيستغرق تحسين العملية والتحكم في تكلفة الفيلم أثناء الإنتاج الضخم بعض الوقت للتغلب عليها. ومع ذلك، فمنذ التسويق التجاري المتسارع لبطاريات الصوديوم إلى اختراق عنق الزجاجة الأساسي لبطاريات الليثيوم والكبريت، رأينا أن قوة البحث العلمي في الصين تعيد كتابة مشهد البطاريات العالمي بمعدل ينذر بالخطر.
ربما في المستقبل، لن تسافر سياراتنا الكهربائية لمسافات أبعد فحسب، بل ستسير أيضًا بشكل أكثر استقرارًا وأكثر صداقة للبيئة. عندما نتحدث عن موجة الطاقة الجديدة، فإن الضوء الموجود في مختبر جامعة سيتشوان ربما ينير اتجاه العصر القادم.
