پیشرفت چین در فناوری باتری‌های خودروی برقی؛ افزایش دوام در دمای بسیار پایین!

چین بار دیگر جایگاه خود را به‌عنوان پیشتاز جهانی نوآوری در فناوری باتری‌ها تثبیت کرد. تیمی از دانشمندان این کشور موفق به توسعه نوعی لایه محافظ انعطاف‌پذیر شده‌اند که به‌طور چشمگیری دوام باتری‌های حالت‌جامد را در شرایط سرمای شدید و استفاده مداوم افزایش می‌دهد. نتایج این پژوهش که در تاریخ ۲۹ اکتبر ۲۰۲۵ در مجله Nature منتشر شد، حاصل همکاری مشترک میان دانشگاه تسینگ‌هوا، مدرسه بین‌المللی فارغ‌التحصیلان شنژن و دانشگاه تیانجین است.

هدف این پروژه، ارتقای پایداری و عملکرد باتری‌های حالت‌جامد در شرایط سخت اقلیمی است تا زمینه‌ساز نسل جدیدی از خودروهای برقی در سراسر جهان شود.

لایه محافظ انعطاف‌پذیر؛ انقلاب در طراحی باتری‌های حالت‌جامد

باتری‌های حالت‌جامد به‌عنوان نسل آینده سامانه‌های توان در خودروهای برقی شناخته می‌شوند. این باتری‌ها در مقایسه با نمونه‌های مایع، چگالی انرژی بالاتر و ایمنی بیشتری دارند، زیرا خطر داغ شدن بیش‌ازحد یا آتش‌سوزی در آن‌ها کمتر است. بااین‌حال، شکست ساختاری در زمان شارژ سریع یا در هوای بسیار سرد یکی از چالش‌های اساسی آن‌ها محسوب می‌شود.

برای رفع این مشکل، تیم پژوهشی چینی نوعی لایه زرهی انعطاف‌پذیر طراحی کرده که روی سطح باتری قرار می‌گیرد و مقاومت ساختاری آن را در برابر فشار و ترک‌خوردگی افزایش می‌دهد.

این نوآوری بر بهبود ناحیه‌ای به نام رابط الکترولیت جامد (SEI) متمرکز است — بخشی که معمولاً سخت و شکننده است. پژوهشگران به‌جای افزایش سختی این بخش، با استفاده از مواد خاص، آن را نرم‌تر و قابل‌انعطاف‌تر کردند تا در برابر فشار خم شود بدون آن‌که بشکند.

ویژگی‌های کلیدی فناوری جدید

• استفاده از ترکیبات نقره‌ای پیشرفته مانند سولفید نقره (Ag₂S) و فلورید نقره (AgF)

• انعطاف‌پذیری بالا و مقاومت در برابر فشردگی بدون آسیب به ساختار داخلی

• تسهیل حرکت یون‌های لیتیوم برای حفظ تعادل و پایداری داخلی

• جلوگیری از تجمع نامتوازن لیتیوم در زمان شارژ، که موجب افزایش طول عمر باتری می‌شود

• حفظ عملکرد پایدار در دمای پایین و فشار بالا

این لایه محافظ، به‌عنوان یک سپر ترکیبی از استحکام و انعطاف‌پذیری عمل کرده و تضمین می‌کند که باتری حتی در سخت‌ترین شرایط محیطی نیز بازدهی و پایداری خود را حفظ کند.

نتایج چشمگیر آزمایش‌ها

باتری‌های حالت‌جامدی که به این لایه محافظ مجهز شده‌اند، تحت مجموعه‌ای از آزمایش‌های دقیق عملکردی قرار گرفتند و نتایج فوق‌العاده‌ای به‌دست آوردند:

• بیش از ۴۵۰۰ ساعت استفاده مداوم بدون افت عملکرد

• پایداری بیش از ۷۰۰۰ ساعت در دمای منفی ۳۰ درجه سانتی‌گراد، در حالی که باتری‌های معمولی در چنین دمایی از کار می‌افتند

• طراحی چندلایه با ترکیب مواد نرم و سخت برای کاهش تنش داخلی و جلوگیری از ترک خوردن

• توزیع یکنواخت یون‌های لیتیوم در طول شارژ و تخلیه، که منجر به افزایش بازدهی و عمر باتری می‌شود

رهبری این پروژه بر عهده پروفسور فِی‌یوی کانگ و یان‌بینگ هه از دانشگاه تسینگ‌هوا و کوان‌هونگ یانگ از دانشگاه تیانجین بود. این طرح با حمایت مالی بنیاد ملی علوم طبیعی چین، برنامه کلیدی تحقیق و توسعه ملی و برنامه نوآوری علم و فناوری شنژن اجرا شد.

گامی به‌سوی آینده خودروهای برقی مقاوم‌تر

اگرچه این فناوری هنوز در مرحله تحقیقاتی قرار دارد، اما نقطه عطفی در توسعه باتری‌های حالت‌جامد مقاوم و کارآمد به شمار می‌رود؛ باتری‌هایی که می‌توانند در شرایط اقلیمی بسیار سخت عملکرد پایدار داشته باشند.

در بازارهای منطقه خلیج فارس، که دمای روز و شب تفاوت چشمگیری دارد، این نوع باتری‌ها می‌توانند راه‌حلی ایده‌آل برای خودروهای برقی باشند؛ زیرا ضمن حفظ عملکرد در گرمای شدید، ایمنی بالایی نیز ارائه می‌دهند.

کارشناسان معتقدند این دستاورد می‌تواند مسیر تولید خودروهای الکتریکی پیشرفته با باتری‌های بادوام‌تر و پایدارتر را تسریع کند و جایگاه چین را به‌عنوان رهبر جهانی در نوآوری انرژی پاک تثبیت نماید.

این پیشرفت علمی نشان می‌دهد که مؤسسات پژوهشی و دانشگاه‌های چین با عبور از چالش‌های فنی دیرینه، گامی بلند به‌سوی آینده‌ای ایمن‌تر و کارآمدتر در دنیای حمل‌ونقل برقی برداشته‌اند.