ثورة في تكنولوجيا البطاريات: دريسدن تكتشف أقطابًا كهربائية صديقة للبيئة!

ثورة في تكنولوجيا البطاريات: دريسدن تكتشف أقطابًا كهربائية صديقة للبيئة!

قام البروفيسور ستيفان كاسكل من جامعة دريسدن التقنية (TUD) مع الدكتور بنجامين شوم والدكتور هولجر ألثويس من معهد فراونهوفر للمواد وتكنولوجيا الشعاع بتطوير عملية رائدة لإنتاج أقطاب البطارية: تقنية DRYtraec® الحاصلة على براءة اختراع. حصلت هذه الطريقة الفعالة من حيث التكلفة والصديقة للبيئة على جائزة جوزيف فون فراونهوفر لعام 2025 في اجتماع فراونهوفر السنوي في 4 يونيو 2025. وتساهم هذه التكنولوجيا بشكل كبير في الإنتاج المستدام لبطاريات أيون الليثيوم (LIB)، والتي تعتبر ضرورية للمركبات الكهربائية وتخزين الطاقة الثابتة.

يعتمد DRYtraec® على عملية مبتكرة تتجنب استخدام المذيبات السامة وتزيل الحاجة إلى تجفيف طلاء القطب الكهربي الذي يستهلك الطاقة والمكلف. تتكون الأقطاب الكهربائية من رقائق معدنية مغطاة بطبقة رقيقة تحتوي على مكونات نشطة لتخزين الطاقة. في عملية DRYtraec®، يتم تطبيق خليط مسحوق جاف ميكانيكيًا على الفيلم، ويمكن طلاء كلا جانبي الفيلم في خطوة واحدة. وهذا يؤدي إلى أقطاب كهربائية قوية وطويلة الأمد وموفرة للموارد.

الاستدامة في إنتاج البطاريات

تم تشغيل أول نموذج أولي لنظام DRYtraec® في عام 2013 وتم تطويره بشكل مستمر منذ ذلك الحين. يتيح النظام التحكم المستمر في العملية وينتج أقطابًا كهربائية عالية الجودة في عملية اللف. ويؤكد الدكتور هولجر ألثويس أن المنصة تخدم الباحثين والعملاء الصناعيين بدءًا من الاختبار وحتى الاستخدام التجاري. ويُنظر إلى هذا التعاون الوثيق بين TUD وFraunhofer IWS على أنه مفتاح التطوير الناجح للتكنولوجيا.

أحد الجوانب المهمة لتقنية DRYtraec® هو توفير تكاليف الطاقة وتجنب المذيبات السامة، وهو أمر مهم بشكل خاص نظرًا للطلب المتزايد باستمرار على طرق الإنتاج الصديقة للبيئة في ألمانيا. أطلقت صناعة السيارات برامج طموحة للسيارات الكهربائية، مما أدى إلى زيادة الطلب على تصنيع البطاريات. تقوم العديد من الشركات الألمانية حاليًا بشراء خلايا البطاريات من الشركات المصنعة الآسيوية التي لديها عقود من الخبرة في الإنتاج الضخم.

الوعي البيئي والتقنيات البديلة

إن الطلب المتزايد على تقنيات البطاريات المستدامة مدفوع أيضًا بتزايد الوعي البيئي والحاجة إلى إيجاد بدائل لمنتجات أيون الليثيوم التقليدية. إن ندرة المواد الخام الليثيوم والمخاطر البيئية لاستخراج المواد الخام لا تتطلب بطاريات الليثيوم أيون فحسب، بل تتطلب أيضًا تقنيات بديلة، مثل الأنظمة القائمة على الزنك والصوديوم. وهذه ليست رخيصة وغير سامة فحسب، بل يمكن أيضًا دمجها في عمليات التصنيع الحالية.

نظرًا للتحديات المرتبطة بإنتاج بطاريات الليثيوم أيون، فإن عمليات التصنيع المعتمدة على الماء بدلاً من الخالية من المذيبات تعد أمرًا بالغ الأهمية. ولن يؤدي ذلك إلى خفض التكاليف فحسب، بل سيؤدي أيضًا إلى تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بشكل كبير. الزنك والصوديوم متوافران بشكل كافٍ ولا يشكلان أي مخاطر صحية. من المهم النظر في هذه الأساليب الجديدة لتحليل صحة البطارية عبر الإنترنت لتطوير استراتيجيات التشغيل المستدامة. توفر التقنيات المبتكرة مثل التحليل الطيفي للمقاومة الديناميكية وطرق الذكاء الاصطناعي أساليب واعدة لتحليل البيانات المستقبلية.

بشكل عام، لا يُظهر تطوير DRYtraec® التقدم المحرز في إنتاج البطاريات الكهربائية فحسب، بل يُظهر أيضًا مدى أهمية الأساليب المستدامة في التكنولوجيا الحديثة. الصناعة في بداية التغيير الذي يؤثر على طرق الإنتاج والمواد المستخدمة.