المحور 1: ليه ابتكار البطاريات مهم دلوقتي
- الطلب على تخزين الطاقة من السيارات الكهربائية والإلكترونيات الاستهلاكية والطاقة المتجددة بقى أكبر من قدرة تقنيات الرصاص الحمضي والنيكل كادميوم التقليدية.
- إزاي كيمياءات متقدمة زي الليثيوم أيون والحالة الصلبة وما بعد الليثيوم بقت بالفعل بتغيّر شكل الأسواق العالمية.
المحور 2: أساسيات كيمياء البطاريات: مبادئ الكهروكيمياء
- المبادئ الكهروكيميائية الأساسية: تفاعلات الأكسدة والاختزال، ودورات الشحن والتفريغ.
- مؤشرات الأداء الرئيسية: كثافة الطاقة، السعة، وكفاءة الدورة الكاملة.
المحور 3: مواد الأقطاب: الأنود والكاثود
- دور الأقطاب في تحديد جهد الخلية وسعتها وعمرها الافتراضي.
- مواد الأنود الشائعة (الجرافيت، السيليكون، الليثيوم) وكيمياءات الكاثود (أكسيد الليثيوم كوبالت، فوسفات الحديد الليثيوم، NMC).
المحور 4: الإلكتروليتات والفواصل والمجمعات الحالية
- أنواع الإلكتروليتات السائلة والجيلاتينية والصلبة ودور كل نوع داخل الخلية.
- إزاي الفواصل بتمنع الدوائر القصيرة، وتأثير المجمعات الحالية والإضافات الموصلة على الكفاءة والتكلفة.
المحور 5: كيمياء الليثيوم أيون بالتفصيل
- آليات التداخل والتفريغ اللي بتحكم عمل بطاريات الليثيوم أيون.
- تصميمات الخلايا الشائعة، ومميزات وقيود أنظمة الليثيوم أيون.
المحور 6: تطورات مواد الليثيوم أيون وإدارة الحرارة
- تحسينات الأقطاب والإلكتروليتات اللي بتدي كثافة طاقة أعلى وعمر تشغيلي أطول.
- استراتيجيات الإدارة الحرارية اللي بتحافظ على أمان أنظمة الليثيوم أيون تحت الحمل.
المحور 7: تطبيقات وتحديات تشغيل الليثيوم أيون
- أماكن استخدام بطاريات الليثيوم أيون دلوقتي: السيارات الكهربائية، الإلكترونيات المحمولة، والتخزين الثابت.
- التحديات المستمرة زي الانهيار الحراري والتدهور وإعادة التدوير، ومستقبل التقنية في التخزين على مستوى الشبكة.
المحور 8: بطاريات الحالة الصلبة: المبادئ والمواد
- الفرق بين الإلكتروليتات الصلبة والسائلة، والفوائد الأمنية وكثافة الطاقة الناتجة عن كده.
- الإلكتروليتات الصلبة الكبريتية والأوكسيدية والبوليمرية، ومواد الكاثود والأنود الجديدة المصممة لها.
المحور 9: بطاريات الحالة الصلبة: آفاق التجارية
- العقبات في التصنيع والتصميم اللي لسه واقفة بين نماذج المعمل والإنتاج الضخم.
- المجالات اللي هتوصلها التقنية الأول (سيارات كهربائية، إلكترونيات استهلاكية)، وأسئلة الأمان وقابلية التوسع اللي لسه مفتوحة.
المحور 10: ما بعد الليثيوم: بطاريات الصوديوم أيون
- ليه كيمياء الصوديوم أيون بقت بديل جذاب أقل تكلفة من الليثيوم أيون.
- الأبحاث الحالية في الأنودات والكاثودات الصوديومية، ووضع التجارية دلوقتي.
المحور 11: ما بعد الليثيوم: الماغنيسيوم، الزنك، الليثيوم-كبريت والليثيوم-هواء
- مزايا التكلفة وتوافر المواد في كيمياءات الماغنيسيوم والزنك، وقيودها الحالية.
- الوعد بكثافة طاقة عالية في أنظمة الليثيوم-كبريت والليثيوم-هواء، ومشاكل استقرار الدورة اللي لسه من غير حل.
المحور 12: العوامل المؤثرة في أداء البطارية وكثافة الطاقة
- تأثير درجة الحرارة ومعدلات الشحن والتفريغ وأنماط الاستخدام على الكفاءة وفقدان الطاقة والعمر الافتراضي.
- طرق تحسين كثافة الطاقة عن طريق المواد والتصميم، بما فيها دور المواد النانوية، من غير التضحية بالأمان.
المحور 13: إدارة التدهور وعمر الدورة
- العوامل اللي بتسبب تراجع السعة بمرور الوقت: مواد الأقطاب، استقرار الإلكتروليت، والعوامل البيئية.
- استراتيجيات عملية لإطالة عمر الدورة وتجهيز البطاريات لحياة ثانية.
المحور 14: هندسة الأمان في أنظمة البطاريات
- أنماط الفشل الشائعة: الانهيار الحراري، الدوائر القصيرة، والشحن الزائد.
- إزاي أنظمة إدارة البطاريات والمراقبة واختيار المواد بتقلل المخاطر على مستوى النظام والخلية.
المحور 15: مصادر المواد المستدامة
- البصمة البيئية للمواد الخام زي الليثيوم والكوبالت والنيكل.
- ليه استدامة سلسلة الإمداد بقت جزء من التصميم مش مجرد اعتبار إضافي.
المحور 16: إعادة التدوير والاقتصاد الدائري للبطاريات
- طرق إعادة التدوير الميكانيكية والكيميائية والكهروكيميائية المستخدمة حاليًا.
- تطبيقات الحياة الثانية للبطاريات المستهلكة، والمعايير التنظيمية اللي بتحكم إعادة التدوير.
المحور 17: من المعمل للمصنع الضخم: التصنيع وتوسيع الإنتاج
- خطوات التصنيع الأساسية (تصنيع الأقطاب، تحضير الإلكتروليت، تجميع الخلية) وإزاي الأتمتة بتحسّنها.
- تحديات الاتساق وضبط الجودة وسلسلة الإمداد عند التوسع من خط تجريبي لمصنع ضخم.
المحور 18: هياكل التكلفة وديناميكيات السوق
- إزاي المواد والعمالة وخيارات التصنيع بتحدد تكلفة الكيلوواط ساعة.
- اتجاهات السوق وتوقعات الطلب اللي بتوجّه الاستثمار في القطاعات الرئيسية المستهلكة للبطاريات.
المحور 19: بروتوكولات اختبار البطاريات والتحقق من الأداء
- بروتوكولات الاختبار القياسية للسعة والجهد والسلوك الحراري، واختبارات العمر المعجّلة.
- أدوات تشخيصية زي التحليل الطيفي للممانعة والتصوير المقطعي بالأشعة السينية للتحقق من الأداء الفعلي.
المحور 20: ضبط الجودة والاعتماد
- ضوابط العملية اللي بتحافظ على الاتساق بين دفعات الإنتاج.
- مؤشرات الأداء الرئيسية ومعايير الاعتماد المستخدمة لتأهيل أنظمة البطاريات للاستخدام التجاري.
المحور 21: آفاق البحث ومستقبل تخزين الطاقة
- دور الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي والبحث متعدد التخصصات في تسريع تطوير البطاريات.
- تقنيات تخزين بديلة زي المكثفات الفائقة والعجلات الدوارة والضخ الهيدروليكي، ومكان البطاريات في التحول الطاقي الأوسع.
