مفهوم – بالتأكيد أحد التحديات الكبرى للعلماء هو التغلب على مشكلة نفاذ شحن البطاريات السريع، تخيل أن يستمر شحن هاتفك أو الكمبيوتر المحمول طوال أسابيع دون الحاجة إلى إعادة شحنه، هذا حلم العلماء الذين يبحثون في بطاريات بديلة تتفوق على البطاريات الحالية المصنوعة من الليثيوم.

ففي دراسة جديدة نشرت في مجلة ساينس العلمية، قام كيميائيون في عدد من المؤسسات، مثل كالتيك (Caltech) التي تدير مختبر الدفع النفاث لوكالة الفضاء الأميركية (ناسا)، بالإضافة إلى معهد أبحاث هوندا، ومختبر لورانس باركلي الوطني؛ بإيجاد طريقة جديدة لصنع بطاريات قابلة لإعادة الشحن تعتمد على الفلورايد أو أيون عنصر الفلور المستخدم في معجون الأسنان.

ويرى العلماء روبرت جروبس وفيكتور كالتيك، وأستاذ الكيمياء إليزابيث أتكينز الفائز بجائزة نوبل في الكيمياء عام 2005؛ أن بطاريات الفلوريد تحتوي على طاقة أكثر كثافة، مما يعني أنها قد تستمر لفترة أطول تقدر بثمانية أضعاف مدة استخدام البطاريات الحالية، لكن تكمن الصعوبة في التعامل مع الفلورايد، لا سيما أنه يتسبب في التآكل والتفاعل مع المكونات الأخرى.

في السبعينيات، حاول الباحثون إنشاء بطاريات فلوريد قابلة لإعادة الشحن باستخدام مكونات صلبة، لكن البطاريات الصلبة تعمل فقط عند درجات حرارة عالية، مما يجعلها غير عملية للاستخدام اليومي، ولكن العلماء توصلوا لصنع بطاريات الفلورايد باستخدام مكونات سائلة تعمل بسهولة في درجة حرارة الغرفة.

وفي حين أن أيونات الليثيوم إيجابية (تسمى الكاتيونات)، فإن أيونات الفلوريد المستخدمة في الدراسة الجديدة تحمل شحنة سالبة (وتسمى الأنيونات). وهناك تحديات ومزايا للعمل مع الأنيونات في البطاريات.

فبالنسبة للبطارية التي تدوم فترة أطول، تحتاج إلى تحريك عدد أكبر من الشحنات، وهذا صعب في حالة الكاتيونات المشحونة، ولكن أسهل بالنسبة للأنيونات المشحونة، التي تتحرك بسهولة نسبية.