أظهرت دراسة حديثة أجراها مركز بطاريات SLAC-Stanford التابع لجامعة “ستانفورد” الأميركية أن بطاريات السيارات الكهربائية قد تستمر لفترة أطول بنسبة الثلث تقريبًا مما كان يعتقد سابقًا. وأشارت الدراسة إلى أن أنماط الاستخدام الواقعية مثل القيادة في الزحام، الرحلات الطويلة على الطرق السريعة، والتوقفات القصيرة في المدينة، وكذلك ترك المركبات متوقفة لفترات طويلة، تساهم في الحفاظ على كفاءة البطاريات لأطول مدة ممكنة.
اختبار عمر البطاريات: الواقع مقابل المختبر
عادةً ما يتم اختبار عمر بطاريات المركبات الكهربائية في المختبرات باستخدام دورات شحن وتفريغ ثابتة وبمعدلات متسارعة، مما يتيح تقييمًا سريعًا لتصاميم البطاريات الجديدة. ومع ذلك، فإن هذه الاختبارات لا تعكس الاستخدام الفعلي للمركبات في الحياة اليومية. وبحسب الدراسة التي نُشرت في دورية “نيتشر إينرجي” (Nature Energy)، فإن هذه الاختبارات لا تعطي توقعات دقيقة حول عمر البطاريات بالنسبة للمستهلكين.
تفريغ البطاريات: بين الثابت والديناميكي
اختبر الباحثون أربعة أنماط لتفريغ البطاريات، من بينها التفريغ الثابت التقليدي الذي يُستخدم في المختبرات، حيث يتم تفريغ البطارية بمعدل ثابت ويتم شحنها بنفس المعدل. بينما التفريغ الديناميكي يحاكي ظروف القيادة الواقعية، مثل التسارع المفاجئ، الفرامل التي تعيد شحن البطارية جزئيًا، فترات التوقف الطويلة، والقيادة بسرعات متفاوتة.
وقد أظهرت النتائج التي تم الحصول عليها من اختبار 92 بطارية ليثيوم أيون تجارية على مدار عامين أن الأنماط الديناميكية المستوحاة من القيادة اليومية تؤدي إلى عمر أطول للبطاريات مقارنة بالاختبارات المعملية.
اكتشاف مفاجئ: التسارع لا يسرّع تدهور البطارية
أحد الاكتشافات المفاجئة في هذه الدراسة كان تأثير التسارع القصير والمفاجئ على تدهور البطارية. في السابق، كان يُعتقد أن التسارع السريع يؤدي إلى تدهور أسرع للبطاريات. لكن الدراسة أظهرت أن التسارع القصير قد يساهم في إبطاء عملية تدهور البطارية. يفسر الباحثون ذلك بأن التسارع السريع قد يؤدي إلى تفاعلات كيميائية مؤقتة داخل البطارية، تساعد في إعادة شحن الأجزاء المتدهورة بشكل أسرع، ما يقلل التأثيرات السلبية للتفريغ العميق الذي يحدث خلال فترات القيادة الطويلة.
تأثير هذه النتائج على تحسين البطاريات
يمكن الاستفادة من نتائج هذه الدراسة في تحسين كفاءة البطاريات في السيارات الكهربائية من خلال تحديث برمجيات إدارة البطاريات وتطوير خوارزميات تعتمد على بيانات القيادة الواقعية. كما يمكن أن تؤثر هذه النتائج بشكل إيجابي في مجالات أخرى مثل تخزين الطاقة والخلايا الشمسية والمواد الحيوية المستخدمة في الزراعة والطب.
تفتح هذه الدراسة آفاقًا جديدة لفهم كيفية تحسين أداء بطاريات السيارات الكهربائية، مما قد يؤدي إلى بطاريات أكثر كفاءة واستدامة.