توصل علماء جامعة ستانفورد ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وجامعة Bath إلى حل للغموض الكامن وراء سبب تدهور عمل بطاريات الهواتف الذكية بعد عام من استخدامها.

ووفقا لآخر النتائج، فإن الاعتقاد الشائع لكيفية عمل بطارية ليثيوم-أيون غير صحيح. وبدلا من تدفق الجسيمات المشحونة في اتجاه واحد موحد داخل البطارية، فإنها تتحرك ذهابا وإيابا في نمط عشوائي الحركة.

ويقول العلماء إنه يمكن الاعتماد على هذا الاكتشاف لتصميم بطاريات طويلة الأمد، حيث تحتفظ بالشحنات دون الإضرار بعمر الخلية.

ومن المعروف أن الجسيمات المشحونة تتدفق بين القطب الموجب إلى القطب السالب، من خلال مادة (electrolyte)، وهذه هي الحركة التي تخلق الشحنة.

وكان يعتقد سابقا أن الليثيوم متباين الخواص، ما يعني أنه يتدفق في اتجاه واحد، مع وجود الجسيمات في مسار وحيد وموحد عبر البطارية.

ومع ذلك، فقد وجدوا أن الواقع مختلف إلى حد كبير وأن الجسيمات، المعروفة باسم الأيونات، تنحسر وتتدفق للخلف والأمام من خلال electrolyte. ويمكن أن يخلق هذا الأمر جيوبا عشوائية من الأيونات مرتفعة الكثيفة داخل الخلية، ما يخلق كميات كبيرة من الحرارة، وبالتالي يتدهور عمر البطارية.

ونتيجة لذلك، تفقد البطارية القدرة على الاحتفاظ بالشحنة، وكثيرا ما نجد أنفسنا نعتمد على أجهزة الشحن المحمولة.

وقال ويليام تشويه، الأستاذ المساعد في جامعة ستانفورد: "استخدمنا أشعة سينية قوية للغاية لدراسة الجسيمات النانوية الفردية. وتمثل توقعنا الأصلي في أن الليثيوم يتحرك في اتجاهات معينة فقط، ولكننا رأينا حركة الليثيوم في اتجاه لا يفترض أن يتحرك عبره".

واستفادت الدراسة من مختبر Accacerator National SLAC في ستانفورد، ما سمح لفريق العلماء بدراسة البطاريات على المقياس النانوي.

ويعتقد العلماء أنهم سيتمكنون من إصلاح الخلل الحاصل في عمل البطاريات، من خلال تغيير مسار النقل والسماح بتصميم بطاريات أكثر دواما في المستقبل.