من الصعب تخيل الحياة الحديثة بدون مصادر قابلة لإعادة الشحن للتيار الكهربائي، قادرة على تبادل الطاقة بسرعة مع الأنظمة التي تزودها بالطاقة أو تشحنها.
إن احتياجات البشرية لمصادر طاقة آمنة قابلة لإعادة الشحن يمكنها شحن الطاقة وإطلاقها بسرعة، مع بقائها عاملة لفترة طويلة والعديد من دورات تفريغ الشحن، تجبر العلماء على العمل على تحسين البطاريات والمكثفات الفائقة الموجودة وإنشاء بطاريات جديدة.
تمكنت مجموعة من العلماء الروس في جامعة ساراتوف الوطنية للأبحاث، من إنشاء مواد لنوع جديد من مصادر طاقة أيونات الليثيوم، وبحسب العلماء، فإن المواد الناتجة آمنة للاستخدام وتسمح بإنشاء مصادر طاقة كيميائية تجمع بين مزايا البطاريات الحديثة والمكثفات الفائقة مع عمر خدمة أطول.
وبحسب علماء جامعة ساراتوف الوطنية للأبحاث، فإن كل سكان الكوكب تقريبًا يستخدمون الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية وغيرها من الأجهزة الإلكترونية المزودة ببطاريات أو مكثفات.
يقول أحد مؤلفي الدراسة، الأستاذ المشارك في قسم الكيمياء الفيزيائية، في جامعة ساراتوف الوطنية للأبحاث، أرسيني أوشاكوف، إن أحد التحديات العلمية والتكنولوجية المهمة في تطوير وتحسين المصادر الكيميائية للتيار الكهربائي اليوم، هو التطوير والبحث عن مواد وظيفية للأقطاب الكهربائية التي تجمع بين المزايا الرئيسية للبطاريات (قدرة كهربائية عالية وكثافة طاقة عالية) والمكثفات الفائقة (عالية سعر صرف الطاقة).
قام العلماء بتصنيع مواد مركبة تعتمد على فوسفات الليثيوم الفاناديوم، وتيتانات الليثيوم. وتم تصنيع الأقطاب الكهربائية منها وأنابيب الكربون النانوية ذات البنية النانوية باستخدام البكرات.
وتم اختبار خصائص الأقطاب الكهربائية تجريبيًا في التجارب المعملية، حيث تم افتراض أن فوسفات الليثيوم والفاناديوم (Li3V2(PO4)3) هو الكاثود، وتيتانات الليثيوم (Li4Ti5O12) أنها الأنود، في تركيبة الأقطاب الكهربائية المصنعة. وأظهرت قدرة عالية على تجميع الشحنة الكهربائية بسرعة.
وأضاف أوشاكوف: "أن استخدام المواد وتركيبات الأقطاب الكهربائية التي طورناها في مصادر الطاقة للإلكترونيات يمكن أن يوسع قدرات الأجهزة المستقلة، حيث نلاحظ أثناء الاختبار في النماذج الأولية المختبرية خصائص كهروكيميائية عالية، بالإضافة إلى ذلك، سيكون تشغيل البطاريات القائمة على هذه المركبات أكثر متانة وآمان".
وبحسب الدراسة المنشورة في مجلة "إنيرجيتيكا" العلمية، فإن هذه البطاريات تسمح بإنشاء مصادر طاقة كيميائية تجمع بين مزايا البطاريات الحديثة والمكثفات الفائقة مع عمر خدمة أطول.