أعلنت شركة Asahi Kasei اليابانية تطوير تقنية جديدة للإضافة المسبقة لليثيوم في بطاريات أيون الليثيوم عالية الجهد المزودة بأقطاب سالبة قائمة على السيليكون. وتستهدف التقنية تقليل الفقد الدائم في السعة الذي يحدث عادة خلال دورة الشحن والتفريغ الأولى، مع رفع كثافة الطاقة وخفض تكلفة البطاريات الغنية بالسيليكون.
وتعتمد الطريقة على استخدام كربونات الليثيوم كمصدر إضافي لليثيوم. وتُعد هذه المادة منخفضة التكلفة نسبياً ولها سجل استخدام قائم في صناعة بطاريات أيون الليثيوم، لكن استخدامها في الإضافة المسبقة لليثيوم كان صعباً لأن جهد تحللها أعلى بكثير من نطاق التشغيل الاسمي المعتاد لخلايا البطاريات.
كيف تعمل التقنية؟
تستخدم Asahi Kasei إضافات خاصة في الإلكتروليت للمساعدة على تحلل كربونات الليثيوم عند جهود الخلايا المعتادة في بطاريات أيون الليثيوم القياسية. وتُضاف كربونات الليثيوم مسبقاً إلى القطب الموجب بوصفها مصدراً تضحوياً لليثيوم، ثم تتحلل خلال الشحن الأولي لتزويد الخلية بالليثيوم.
تكمن أهمية هذه الخطوة في معالجة مشكلة معروفة لدى الأقطاب السالبة المصنوعة من السيليكون، إذ تفقد هذه الأقطاب جزءاً كبيراً من سعتها بصورة غير قابلة للعكس عند الشحن الأول. وعادةً ما يتطلب تعويض هذا الفقد استخدام كميات أكبر من المادة الفعالة في القطب الموجب، ما يزيد استهلاك المواد والتكلفة.
نتائج الاختبارات وإمكانات التصنيع
في اختبارات داخلية على خلية من نوع NMC، أي النيكل والمنغنيز والكوبالت، احتوت على قطب سالب مكوّن من 90% من الغرافيت و10% من أكسيد السيليكون، سجلت التقنية زيادة بنسبة 10% في كثافة الطاقة. وقالت الشركة أيضاً إنها حسّنت عمر دورات الشحن والتفريغ مع خفض التكلفة لكل واط-ساعة.
ولا تتطلب التقنية، وفق المادة، تعديلات كبيرة على خطوط تصنيع البطاريات الحالية، كما يُتوقع أن تكون قابلة للتطبيق مع مجموعة واسعة من أنظمة مواد الأقطاب الموجبة والسالبة. ويجعل ذلك التطوير ذا صلة بمصنعي البطاريات الذين يسعون إلى إدخال السيليكون تدريجياً في الأقطاب السالبة من دون إعادة بناء خطوط الإنتاج بالكامل.
ما الذي يتغير عملياً؟
إذا تأكدت النتائج في تقييمات مستقلة وعلى نطاق إنتاجي، فقد تساعد التقنية على زيادة الطاقة المخزنة في الخلية وتقليل كمية المواد الموجبة اللازمة لتعويض الفقد الأولي. لكن Asahi Kasei لم تعلن طرح منتج تجاري نهائي، بل قالت إنها ستعمل مع عملاء حول العالم لإجراء تقييمات إثبات المفهوم (PoC) ودراسة التطبيقات العملية.
وتخطط الشركة لترخيص التقنية وتقديم أطر تعاون مرنة تتدرج وفق مرحلة تطوير كل عميل. وتأتي هذه الخطوة ضمن مبادرة Technology-value Business Creation (TBC) في خطتها الإدارية متوسطة الأجل، والتي تهدف إلى تحويل الأصول غير الملموسة، مثل براءات الاختراع والخبرات والبيانات والخوارزميات، إلى قيمة عبر صيغ من بينها الترخيص.
وتستهدف Asahi Kasei إبرام ما لا يقل عن 10 اتفاقيات ترخيص جديدة خلال السنة المالية 2025–2027، مع مساهمة تراكمية في الأرباح تبلغ 10 مليارات ين أو أكثر بحلول نحو عام 2030.