حقق الباحثون خطوات كبيرة في تصميم البطاريات من خلال تطوير مادة واعدة ذات خصائص مشابهة للصابون، والمعروفة بقدرتها على إزالة الشحوم والأوساخ، وتشير دراسة حديثة في Nature Materials إلى أن الإلكتروليتات المحلية عالية التركيز يمكن أن تكون العنصر الحاسم اللازم لتعزيز عمر البطارية.

وترسم الدراسة تشبيهًا بين كيفية إزالة الصابون للأوساخ وإمكانات الإلكتروليتات عالية التركيز، وفي الصابون، تعمل الهياكل الصغيرة التي تسمى المذيلات كجسر بين الماء والأوساخ عن طريق تغليفها في هياكل صغيرة، وبالمثل، يقترح باحثون من جامعة براون عملية مماثلة تحدث في الإلكتروليتات عالية التركيز، وهي مادة واعدة لتصميم البطاريات.

وتلعب الإلكتروليتات دورًا حيويًا في عملية تخزين الطاقة من خلال تسهيل مرور الشحنات الكهربائية بين طرفي البطارية، مما يؤدي إلى التفاعلات الكيميائية اللازمة لتحويل الطاقة الكيميائية المخزنة إلى كهرباء، وتوفر بطاريات الليثيوم المعدنية قدرة تخزين طاقة أعلى من بطاريات الليثيوم أيون الحالية، ولكن فعالية إلكتروليتات بطاريات الليثيوم أيون التقليدية في البطاريات المعدنية محدودة.

ولتعزيز كثافة الطاقة وعمر البطارية، يهدف الباحثون إلى استبدال المواد الموجودة داخل البطاريات التقليدية، ويتصور يو تشي، وهو مؤلف مشارك في الدراسة من جامعة براون، بطاريات ذات سعة تخزين طاقة متزايدة، مما يتيح للهواتف العمل لمدة أسبوع أو أكثر أو السيارات الكهربائية من السفر لمسافة 500 ميل.

وعلى عكس إلكتروليتات بطارية الليثيوم أيون التقليدية المصنوعة من الملح المذاب منخفض التركيز، يتضمن الإلكتروليت الجديد خلط تركيزات عالية من الملح في مذيب مع مادة مخففة، وتعمل هذه التركيبة على تحسين تدفق الإلكتروليت، والحفاظ على طاقة البطارية، وتظهر خصائص تشبه الصابون.

ويوضح المؤلف المشارك في الدراسة بن لي من مختبر أوك ريدج الوطني أن الأداء المعزز للإلكتروليت يعزى إلى تكوين هياكل خيطية، شبيهة بتلك الموجودة في الصابون، ولقد اكتسب الباحثون فهمًا موحدًا لسبب كون هذا المنحل بالكهرباء أكثر فعالية، مما يمهد الطريق لتحسين تفاعلات البطارية.