تهدف دورة الكيمياء والمواد المتقدمة في البطاريات التي تقدمها الأكاديمية البريطانية للتدريب والتطوير إلى تقديم فهم عميق لأحدث التطورات في تكنولوجيا البطاريات. مع تزايد الطلب على أنظمة تخزين الطاقة عبر مختلف القطاعات – من المركبات الكهربائية (EVs) إلى دمج الطاقة المتجددة – هناك حاجة متزايدة للمتخصصين الذين يمكنهم التعامل مع تعقيدات الكيمياء الحديثة للبطاريات والمواد المستخدمة فيها. تهدف هذه الدورة إلى تجهيز المشاركين بالمعرفة اللازمة لفهم وتحليل وابتكار في هذا المجال المتطور بسرعة.

تعتبر البطاريات قلب العديد من التطورات التكنولوجية الحالية، حيث تتنوع تطبيقاتها من الأجهزة المحمولة إلى حلول تخزين الطاقة على نطاق واسع. ولكن مع تزايد متطلبات الأداء، أصبحت القيود المتعلقة بتقنيات البطاريات التقليدية مثل بطاريات الرصاص والنيكل واضحة. لتجاوز هذه العقبات، أصبح من الضروري الاعتماد على تقنيات بطاريات أحدث مثل الليثيوم أيون، والبطاريات الحالة الصلبة، وأنظمة ما بعد الليثيوم، لتلبية متطلبات الطاقة بشكل أكثر كفاءة واستدامة. في هذه الدورة، سيتعرف المشاركون على المبادئ العلمية التي تقف وراء هذه البطاريات، ويستكشفون المواد الناشئة في هذا المجال، ويدرسون التحديات التي يواجهها الباحثون والمهندسون في هذا القطاع.

الفئة المستهدفة

• مهندسي البطاريات والباحثين الذين يعملون على تطوير وتحسين أنظمة البطاريات.
• علماء المواد المهتمين بتطبيق المواد الجديدة لتقنيات تخزين الطاقة.
• محترفي الطاقة الذين يعملون في تخزين الطاقة أو تطوير المركبات الكهربائية أو دمج الطاقة المتجددة.
• فرق البحث والتطوير في الصناعات المتعلقة بالطاقة، السيارات، والإلكترونيات الاستهلاكية.
• الطلاب في الدراسات العليا أو المهنيين في بداية مسيرتهم المهنية الذين يرغبون في تعميق معرفتهم بالكيمياء والمواد المتقدمة في البطاريات.

أهداف البرنامج

في نهاية البرنامج التدريبي سوف يتعرف المشاركون على:

• فهم الكيمياء المتقدمة للبطاريات والمبادئ وراء آلية تخزين الطاقة.
• تقييم المواد المستخدمة في البطاريات الحديثة، مع التركيز على خصائصها وفوائدها وقيودها.
• فهم التحديات التي تواجه تقنيات البطاريات، بما في ذلك الأداء والسلامة وقابلية التوسع وتأثيرها البيئي.
• تحليل تقنيات البطاريات المتقدمة مثل بطاريات الليثيوم أيون، والحالة الصلبة، والأنظمة ما بعد الليثيوم.
• المساهمة في الابتكار في تطوير مواد وتقنيات البطاريات المتقدمة لتلبية احتياجات الطاقة المستقبلية.

• نظرة عامة على تطور تكنولوجيا البطاريات
  • تاريخ وتطور البطاريات الأولية والثانوية.
  • التقنيات القديمة: بطاريات الرصاص والنيكل.
  • التحول إلى التقنيات الحديثة: الليثيوم أيون وما بعدها.
• أساسيات كيمياء البطاريات
  • المبادئ الأساسية للكيمياء الكهربائية.
  • التفاعلات الاختزالية والأكسدة ودورات الشحن والتفريغ.
  • كثافة الطاقة، السعة، وكفاءة البطاريات.
• التطبيقات والاتجاهات السوقية
  • التطبيقات الحالية للبطاريات: الأجهزة المحمولة، المركبات الكهربائية، وتخزين الطاقة.
  • الاتجاهات العالمية في تكنولوجيا البطاريات وتخزين الطاقة.
  • دور البطاريات في تحقيق حلول طاقة مستدامة.
• مواد الأنود والكاثود
  • دور الأنود والكاثود في أداء البطاريات.
  • المواد الشائعة للأنود: الجرافيت، السيليكون، والليثيوم.
  • المواد المستخدمة في الكاثود: أكسيد الليثيوم والكوبالت، فوسفات الحديد الليثيوم، والنيكل والمنغنيز والكوبالت.
• الإلكتروليتات والفواصل
  • وظيفة وتركيب الإلكتروليتات في أنظمة البطاريات.
  • أنواع الإلكتروليتات: السائلة، الجيلاتينية، والصلبة.
  • أهمية الفواصل في منع الدوائر القصيرة وتحسين الأمان.
• المجمعات الحالية والمواد الأخرى
  • دور المجمعات الحالية في تحسين أداء الشحن والتفريغ.
  • المواد الموصلة والإضافات في مواد الأقطاب.
  • الابتكارات في المواد لتحسين الأداء وتقليل التكلفة.
• كيمياء بطاريات الليثيوم أيون
  • تحليل مفصل لكيمياء الليثيوم أيون: التداخل والتفريغ.
  • تصميمات وتركيبات بطاريات الليثيوم أيون الشائعة.
  • مزايا وقيود أنظمة بطاريات الليثيوم أيون.
• التطورات في مواد بطاريات الليثيوم أيون
  • التحسينات في مواد الأنود والكاثود للحصول على كثافة طاقة أكبر وعمر أطول.
  • تطوير إلكتروليتات جديدة لتعزيز الأمان والأداء.
  • استراتيجيات الإدارة الحرارية لأنظمة الليثيوم أيون.
• تطبيقات وتحديات بطاريات الليثيوم أيون
  • التطبيقات الحالية: المركبات الكهربائية، الأجهزة المحمولة، وتخزين الطاقة.
  • التحديات: الانهيار الحراري، التدهور، وإعادة التدوير.
  • الإمكانيات المستقبلية: توسيع الاستخدام لتخزين الشبكات والطاقة المتجددة.
• مقدمة في بطاريات الحالة الصلبة
  • مبادئ تكنولوجيا بطاريات الحالة الصلبة: الإلكتروليتات الصلبة مقابل الإلكتروليتات السائلة.
  • مزايا بطاريات الحالة الصلبة: كثافة طاقة أعلى، أمان محسن، وعمر أطول.
  • التحديات والعقبات في تجاريتها.
• المواد لبطاريات الحالة الصلبة
  • أنواع الإلكتروليتات الصلبة: الإلكتروليتات الكبريتية، الأوكسيدية، والبوليمرية.
  • مواد جديدة للأنود والكاثود محسنّة لأنظمة الحالة الصلبة.
  • اعتبارات التصنيع وتصميم بطاريات الحالة الصلبة.
• اتجاهات المستقبل وتطبيقات بطاريات الحالة الصلبة
  • إمكانيات بطاريات الحالة الصلبة في المركبات الكهربائية والإلكترونيات الاستهلاكية.
  • التوقعات الطويلة الأجل لتجارية بطاريات الحالة الصلبة.
  • أمان البطاريات، قابلية التوسع، وتحديات التصنيع.
• بطاريات الصوديوم أيون
  • الكيمياء الأساسية وفوائد بطاريات الصوديوم أيون مقارنة بالليثيوم أيون.
  • الأبحاث حول الأنودات والكاثودات الصوديومية.
  • التطبيقات المحتملة والتحديات التجارية.
• بطاريات الماغنيسيوم والزنك أيون
  • لمحة عن تقنيات البطاريات الماغنيسيوم والزنك.
  • الفوائد من حيث التكلفة وتوافر المواد.
  • القيود والتركيز البحثي.
• بطاريات الليثيوم-كبريت والليثيوم-هواء
  • مبادئ الكيمياء في بطاريات الليثيوم-كبريت والليثيوم-هواء.
  • الإمكانيات لتخزين طاقة عالية ودورات حياة أطول.
  • التحديات مع استقرار الدورة والتنفيذ العملي.
• العوامل المؤثرة في أداء البطاريات
  • تأثير درجة الحرارة، معدلات الشحن والتفريغ، ودورات الاستخدام على عمر البطارية.
  • فهم الكفاءة وفقدان الطاقة في البطاريات.
  • موازنة الأداء مع الجدوى الاقتصادية.
• تحسين كثافة الطاقة
  • طرق زيادة كثافة الطاقة من خلال تحسين المواد والتصاميم.
  • دور المواد النانوية في تعزيز قدرات التخزين.
  • التحديات في تحقيق كثافة طاقة أكبر مع الحفاظ على الأمان والمصداقية.
• دورة الحياة وتدهور البطاريات
  • العوامل المساهمة في تدهور الأنظمة: مواد الأقطاب، استقرار الإلكتروليتات، والعوامل البيئية.
  • استراتيجيات لتحسين عمر الدورة وإطالة أداء البطارية.
  • طرق إعادة التدوير واستخدام البطاريات في حياة ثانية.
• مشاكل الأمان في تكنولوجيا البطاريات
  • المشكلات الشائعة في الأمان: الانهيار الحراري، الدوائر القصيرة، والشحن الزائد.
  • استراتيجيات لتقليل المخاطر: أنظمة إدارة البطاريات، المراقبة المتقدمة، ومواد الأمان.
  • تصميم بطاريات أكثر أمانًا من خلال اختيار المواد والهندسة.
• المواد المستدامة في البطاريات
  • التأثير البيئي للمواد الخام المستخدمة في إنتاج البطاريات (مثل الليثيوم، الكوبالت، النيكل).
  • أهمية الاستدامة في سلاسل إمداد البطاريات.