تُشغل بطاريات أيونات الليثيوم جميه الأجهزة الإلكترونية الحديثة، من الهواتف الذكية إلى السيارات الكهربائية. إلا أن استخدامها للإلكتروليتات السائلة يجعلها عرضة للاشتعال، نظراً لاحتوائها على مذيبات عضوية وأملاح ليثيوم شديدة التفاعل. هذه المواد لا تقتصر خطورتها على احتمالية التسبب في حرائق أو انفجارات، بل تُعقّد أيضاً عملية إعادة التدوير، إذ أن تركيب البطارية المحكم واحتوائها على مواد سامة يجعل من الصعب فصل واسترجاع المعادن الثمينة مثل الكوبالت.

في محاولة لتجاوز هذه التحديات، ابتكر باحثون من معهد طوكيو للعلوم إلكتروليتاً هلامياً شبه صلب يُعرف باسم 3D-SLISE، وهو اختصار لمصطلح علمي يشير إلى واجهة هلامية شبه صلبة ثلاثية الأبعاد. هذا الإلكتروليت الجديد يتميز بكونه غير قابل للاشتعال، ويعتمد على الماء كمذيب، مما يجعله أكثر أماناً واستقراراً من السوائل التقليدية. ورغم قوامه الهلامي، فإنه يسمح لأيونات الليثيوم بالتحرك بكفاءة بين الأقطاب الكهربائية، بفضل تركيبته التي تجمع بين مواد مثل رباعي بورات الليثيوم، وملح LiFSI، وكربوكسي ميثيل سليلوز، والماء.

ما يميز هذا الهلام أنه يحتفظ بموصليته الكهربائية وشكله حتى في ظل الضغط أو تغير درجات الحرارة، مما يُلغي الحاجة إلى بيئات تصنيع معقدة مثل الغرف الجافة أو المعالجة الحرارية العالية. هذا لا يقلل فقط من تكلفة الإنتاج، بل يُقلل أيضاً من الأثر البيئي. والأهم من ذلك، أن قدرة الهلام على التفاعل مع مواد الأقطاب تُسهّل عملية إعادة التدوير، إذ يمكن استخدام الماء لفصل المكونات واستخراج المعادن دون اللجوء إلى مواد كيميائية ضارة، مما يجعل العملية أكثر أماناً واستدامة.

في التجارب المعملية، أثبتت البطاريات التي تستخدم هذا الإلكتروليت الهلامي قدرتها على العمل بكفاءة لأكثر من 400 دورة شحن وتفريغ، دون أي علامات على الانفلات الحراري. هذه النتائج تُظهر أن التقنية الجديدة توفر مستوى عالياً من الأمان، وتُسهّل إعادة التدوير، وتُقلل من تكاليف التصنيع، مما يجعلها خياراً واعداً لتطبيقات مثل الأجهزة القابلة للارتداء أو الإلكترونيات المرنة.

ومع ذلك، لا تزال هناك بعض القيود. فالبطاريات الهلامية توفر كثافة طاقة أقل من بطاريات الليثيوم أيون التقليدية، كما أن استقرارها في البيئات الرطبة لم يُختبر بشكل كافٍ بعد. بالإضافة إلى ذلك، لم تُطوّر بعد لتناسب الاستخدام في البطاريات الكبيرة مثل تلك المستخدمة في السيارات الكهربائية أو أنظمة تخزين الطاقة على نطاق واسع.

رغم هذه التحديات، يُعد هذا الابتكار خطوة مهمة نحو تطوير بطاريات أكثر أماناً وصديقة للبيئة. ومع استمرار البحث، قد يُمهّد الطريق لجيل جديد من تقنيات تخزين الطاقة التي تجمع بين الأداء والأمان والاستدامة.

نشرت الدراسة في مجلة أدفانسد ماتيريالز.