خام نادر يمهد الطريق لثورة في تكنولوجيا البطاريات

اكتشف علماء في الصين نوعاً لم يسبق له مثيل من الخام، يحتوي على كميات هائلة من عنصر نادر يستخدم على نطاق واسع في تكنولوجيا "أشباه الموصلات"، في خطوة يمكن أن تشكل نقلة نوعية تدفع قدماً بتكنولوجيا تصنيع البطاريات.

وعثر علماء جيولوجيون على معدن "نيوبيوم" Niobium الترابي النادر (معدن أبيض ذو بريق فولاذي، رمزه الكيماوي Nb)، داخل الخام المكتشف حديثاً والمسمى "نيوبوباوتايت" Niobobaotite - في منغوليا الداخلية شمال الصين.

يشار إلى أن معدن "نيوبيوم" هو عنصر أساسي يستخدم على نطاق واسع في تصنيع سبائك المحركات النفاثة والصواريخ، وثبت أن له خصائص استثنائية في التوصيل الكهربائي، لا سيما في درجات حرارة منخفضة. وزعم بعض الباحثين أن البطاريات المصنوعة من معدن "نيوبيوم" تتسم بمزايا عالية مقارنة ببطاريات "ليثيوم أيون"Lithium-ion  التقليدية (القابلة لإعادة الشحن وعالية الكفاءة في توليد الكهرباء).

وكان المصدر الرئيس لمعدن "نيوبيوم" حتى الآن هو الخام المعدني "كولومبايت" الذي يتم استخراجه على نطاق واسع في كل من كندا والبرازيل وأستراليا ونيجيريا. وتستورد الصين التي تعتمد بصورة كبيرة على معدن "نيوبيوم" في صناعة الصلب، نحو 95 في المئة منه.

ويرى الخبراء أنه إذا ما تمكن الجيولوجيون من إثبات أن خام "نيوبوباوتايت" يمكن أن ينتج كمية كافية من "نيوبيوم" عالي الجودة، فإن الصين يمكن أن تصبح مكتفية ذاتياً في هذا المورد الحيوي، كما ذكرت صحيفة "ساوث تشاينا مورنينغ بوست".

ويذكر أن خام "نيوبوباوتايت" حاز موافقة رسمية من لجنة التصنيف التابعة لـ"الجمعية الدولية للمعادن" International Mineralogical Association، وفق ما أفادت "الشركة الوطنية الصينية للطاقة النووية" China National Nuclear Corporation، وهي كيان تديره الدولة، مكلف الإشراف على البرامج النووية المدنية والعسكرية في الصين.

وعملت "شركة المعادن والتعدين البرازيلية" The Brazilian Metallurgy and Mining Company (CBMM) ، على تنفيذ مشاريع رائدة تستخدم معدن "نيوبيوم" لتطوير بطاريات "ليثيوم أيون" المتطورة. وفي وقت سابق من هذا العام، أفادت وكالة الأنباء الصينية الرسمية "شينخوا" عن قيام تعاون بين الشركة البرازيلية وجامعات، بشراكة مع مراكز أبحاث ومصنعي البطاريات، لتعزيز استخدام هذا العنصر الأرضي النادر في بطاريات الليثيوم.

ومن المتوقع أن تقدم بطاريات "نيوبيوم" كثيراً من المزايا المبتكرة مقارنة ببطاريات "ليثيوم أيون" التقليدية التي غالباً ما تنطوي على تحديات مثل أخطار السلامة ودورات حياة قصيرة وفترات شحن طويلة، كما أوضح أنطونيو كاسترو نيتو مدير "مركز المواد المتقدمة ثنائية الأبعاد" Centre for Advanced 2D Materials، التابع لـ "جامعة سنغافورة الوطنية"، في وقت سابق من هذا العام.

وأضاف الدكتور نيتو: "لقد حققنا تقدماً ملحوظاً في تطوير بطاريات ’نيوبيوم – غرافين‘ التي أثبتت أنها ستحدث نقلة نوعية لجهة معايير السلامة والكفاءة والاستدامة".  

وأوضح الباحثون أن مدة أداء البطاريات المصنعة من معدني "نيوبيوم" و"غرافين" يمكن أن تكون أطول بنحو 10 مرات من بطاريات "ليثيوم أيون" التقليدية، مما يجعلها تدوم لمدة تقدر بنحو 30 عاماً، ولأن تصبح أكثر متانة وموثوقية أيضاً.

يشار إلى أن هذه البطاريات المبتكرة التي لا تزال في الوقت الراهن في مرحلة التطوير، لديها ميزة مهمة أخرى، إذ يمكن شحنها بالكامل في أقل من 10 دقائق. 

ووفقاً لروجيريو ريباس الرئيس العالمي لقسم البطاريات في "شركة المعادن والتعدين البرازيلية"، فإن "الفترة العمرية الممتدة لبطاريات ’غرافين – نيوبيوم‘ الجديدة، تخفض الكلفة الإجمالية للملكية، مقارنة ببطاريات ’ليثيوم أيون‘ الراهنة، وتوفر أيضاً قدرات شحن فائقة السرعة. إضافة إلى ذلك، فهي تُعد أكثر أماناً لأنها غير معرضة لخطر الانفجار، حتى في ظروف درجات حرارة مرتفعة".