تعرف العلماء أخيراً عن السبب الذي يجعل بطارية الهاتف أضعف بعد عام من الإستخدام للهاتف. و وفقاً لأحدث النتائج فإن الإعتقاد الشائع و المعروف عن كيفية عمل بطارية الليثيوم غير صحيح. كان يُعتقد من قبل أن الجسيمات المشحونة تتحرك في إتجاه واحد داخل البطارية، و لكنها في الواقع تتحرك ذهاباً و إياباً في نمط حركة عشوائي.
و وفقاً للباحثين يمكن إستخدام هذه المعرفة الجديدة لتصنيع بطاريات جديدة تستمر لفترة أطول و تحمل شحناتها دون أن تسبب أي ضرر لعمر الخلية. كما أنه قد يساعد في تدوير المركبات الكهربائية، فضلاً عن تحسين عمر مليارات الأدوات الكهربائية في جميع أنحاء العالم.
و جاءت هذه الدراسة الرائعة من الباحثين في جامعة ستلمفورد و معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا و جامعة باث و الذين إكتشفوا أن فهمنا لطريقة عمل بطاريات الليثيوم – و هي البطاريات التي تستخدم في نعظم أجهزتنا المحمولة – كان غير صحيح.
بطارية الهاتف و ضعفها بعد مدة من الأستخدام
و من المعروف أن الجسيمات المشحونة تتحرك من القطب الموجب إلى القطب السالب من خلال مادة ( إلكتروليت) و أن هذه الحركة تخلق شحنة كهربائية. و مع ذلك كان يعتقد سابقاً أن الليثيوم متباين الخواص، و هذا يعني أنه يتحرك في إتجاه واحد مع وجود الجسيمات في مسار واحد عبر البطارية. ولكن في الواقع فإن ما يحدث مختلف إلى حد كبير، فالجسيمات والمعروفة بإسم الأيونات تنحسر و تتدفق للأمام و الخلف من خلال إلكتروليت داخل البطارية.
و هذا يمكن أن يتسبب في تكوّن جيوب عشوائية من الأيونات الكثيفة داخل الخلية، مما يخلق كميات كبيرة من الحرارة و هذا يؤثر على عمر البطارية.
و نتيجة لذلك تفقد البطارية القدرة على الإحتفاظ بالشحنة و كثيراً ما نجد أنفسنا نعتمد على أجهزة الشحن المحمولة.
و يقول ويليام شويه، الأستاذ المساعد في جامعة ستامفورد:” لقد إستخدمنا أشعة سينية قوية للغاية من مسرّع، و نحن نستخدم هذه الأشعة للنظر في الجزيئات الفردية. لقد كنا نعتقد أن الليثيوم يتحرك في إتجاهات معينة فقط، و لكننا رأينا جزيئات الليثيوم تتحرك في إتجاهات لا يُفترض أن تتحرك فيها”.
و يؤكد الدكتور شويه أن النظريات السابقة لم تشرح كيفية تفاعل السائل مع المادة الصلبة. لذلك يعتقد أن هذا سيساعد في إجراء بعض التعديلات على البطاريات في المستقبل مما يسمح للبطاريات أن تعيش لفترات أطول مستقبلاً.
كيف تعمل بطاريات الليثيوم ؟
تقوم البطاريات بتخزين الطاقة عن طريق تحريك الإلكترونات من نهاية البطارية إلى الطرف الآخر. و يمكننا إستخدام الطاقة الناتجة من تلك الإلكترونات المتحركة. و تعرف هذه النهايات للبطاريتين بإسم الأقطاب الكهربائية، و يسمى أحدهم الأنود و يسمى الآخر كاثود. طريق لإطالة عمر بطارية الهاتف
و بشكل عام يتم تصنيع الأنود من الكاربون و الكاثود من مركب كيميائي يعرف بإسم أوكسيد الكوبالت. و يعرف المكون الداخلي بإسم الإلكتروليت و هو يقع بين القطبين الكهربائيين.
في حالة بطاريات أيونات الليثيوم، فإن الإلكتروليت هو محلول ملح يحتوي على أيونات الليثيوم – و من هنا جاء الإسم.
عندما تضع البطارية في أي جهاز تنجذب أيونات الليثيوم المشحونة إيجابياً إلى الكاثود و تتحرك نحوها. و بمجرد قصفها بهذه الأيونات يصبح الكاثود مشحوناً بشكل إيجابي أكثر من الأنود، و هذا يجذب إلكترونات سالبة الشحنة.
و تعد بطاريات الليثيوم مفيدة بشكل خاص لأنها قابلة لإعادة الشحن. و عندما تكون البطاريات متصلة بالشاحن تتحرك أيونات الليثيوم في الإتجاه كما كان من قبل.
و عند إنتقالها من الكاثود إلى القطب الموجب، يتم إستعادة البطارية لإستخدام آخر. و يمكن أن تنتج بطاريات الليثيوم طاقة كهربائية أكبر من البطاريات الأخرى. و هذا يعني أن بطاريات الليثيوم يمكنها تخزين نفس القدر من الطاقة مثل البطاريات و لكن في حجم أصغر و أخف وزناً. تطبيقات تسبب ضعف بطارية الهاتف
كيف تحدث عملية شحن البطاريات ؟
عندما نقوم بشحن البطارية تتحرك أيونات الليثيوم من القطب الموجب و التحرك من خلال الهيكل البلوري إلى القطب السالب حيث يتم تخزينها. و كلما حدثت هذه العملية بشكل أسرع يمكن شحن البطارية بشكل أسرع
معلومة حلوة اعجبني