علماء يتنبأون بمواد جديدة ثنائية الأبعاد فائقة الاستقرار للبطاريات سريعة الشحن وطويلة المدى

تيانجين 12 نوفمبر 2025 (شينخوا) تنبأ فريق عالمي من العلماء بعائلة جديدة من مواد التيلورايد الطوبولوجية ثنائية الأبعاد، والتي يمكن أن تعزز بشكل كبير أداء واستقرار بطاريات الليثيوم-أيون والصوديوم-أيون في المستقبل.

وقاد الدراسة باحثون من جامعة تيانجين في الصين، وجمعت الدراسة بين النمذجة النظرية المتقدمة والتعاون العالمي. ونُشرت نتائجها مؤخرا في مجلة "أدفانسد ساينس".

وتم تحديد المواد، وهي "HfTiTe4" و"ZrTiTe4" و"HfZrTe4"، باستخدام حسابات المبدأ الأول، وهي طريقة حاسوبية قوية تقوم بنمذجة المواد من بنيتها الذرية. وكشفت عملية المحاكاة أن هذه الطبقات فائقة الرقة يمكن أن تعمل كمضيفات للأنودات والكاثود الكبريتي، مما يظهر أداء استثنائيا في الشحن السريع واستقرارا وقدرة على تحمل الحرارة.

وقال جي كه منغ، باحث في جامعة تيانجين، إن النتائج تظهر أن طبقات التيلورايد الأحادية ثنائية الأبعاد تتمتع بإمكانات هائلة لتشغيل البطاريات من الجيل القادم التي تشحن بسرعة أكبر ولها سعة نوعية أعلى وتدوم لفترة أطول، الأمر الذي من شأنه فتح آفاق جديدة لتصميم مواد تخزين الطاقة الفعّالة باستخدام الحسابات النظرية.

وأظهرت الدراسة أيضا أن طبقات التيلورايد الأحادية تحافظ على الاستقرار البنيوي والإلكتروني عند درجات حرارة تصل إلى 227 درجة مئوية، مما يدعم استخدامها في السيناريوهات الأكثر طلبا مثل السيارات الكهربائية والتخزين على النطاق الصناعي والأجهزة الإلكترونية المحمولة التي تخضع لدورات تشغيل شاقة أو عمليات ذات درجات حرارة عالية.

وأُجريت الدراسة بالتعاون بين علماء من جامعة شانغهاي جياوتونغ وجامعة تشجيانغ وجامعة ساو باولو ومعهد قوانغدونغ-إسرائيل للتكنولوجيا وجامعة كاليفورنيا في إيرفاين وجامعة شنتشن للتكنولوجيا.