Haberler

Li-ion Pillerde Anot Malzemesinin Yerini Alabilecek Yeni Malzeme

Paylaş

Bilim adamları tarafından, günümüzün lityum iyon pillerinin performansını büyük ölçüde artırabilmek için anot bileşeni olarak kullanılmak üzere lityum metali örnek gösterilmektedir. Washington Eyalet Üniversitesinden bir grup araştırmacı lityum pillere büyük katkı sağlamak için anot malzemenin yerini alabilecek ve rüya malzeme olarak adlandırdıkları malzemeyi tanıtmıştı. Ancak bu malzemenin güvenli şekilde bataryalara entegre edilmesinin henüz tamamlandığının da altı çizilmişti. Yine aynı araştırma grubu bu sefer bu engeli aştığını bildirmiştir. Bu yeni tasarım, malzeme etrafında koruyucu bir tabaka içermektedir. Bu çalışmanın asıl amacı ise pillerin ömürlerini daha uzun süre koruyabilmesini sağlamak.

Lityum iyon bataryaların dolması veya boşalması sırasında lityum iyonları iki elektrot, anot ve katot arasında gider gelir. Bugünün anotları grafit ve bakır karışımından yapılmıştır, ancak bilim adamları bu malzemeler iyileştirmek için çok fazla çaba göstermektedir. Araştırma ekibine göre saf lityum metali, yüksek enerji yoğunluğu sunar ve çalışmalarda iki kat daha uzun süren ve çok daha fazla enerji tutabilen bir anot olarak kullanılmıştır. Lityum metalini anot olarak direkt kullanmalarının, lityum iyon pillerin enerji yoğunluğunu büyük ölçüde arttırabileceğini düşünmektedirler.

Anot – Katot Arasında Dendrit Oluşumunu Önleyebilmek

Lityum metalini, lityum iyon pillere şimdiye kadar entegre etme çabaları güvenlik sorunları açısından başarısız olmuştur. Lityum iyonları katot ve lityum metal anot arasında ileri geri gidip geldikçe, malzemenin yüzeyinde dendrit olarak bilinen yapının oluşumuna neden olurlar. Bu dokunaç benzeri çıkıntılar daha sonra kısa devrelere ve yanmalara neden olur. Bu durumda pillerin şarjlarını çabucak kaybetmesine yol açar.

Profesör Min-Kyu Song liderliğindeki ekip, katotları selenyum disülfür adı verilen bir kimyasalla dolu gözenekli bir karbon yapısından meydana getirirken, lityum iyonlarının katot ve anot arasında ileri geri hareket ettiği ortam olan elektrolit çözeltisine birkaç katkı maddesi ekledi. Ekibin bulduğu bu yeni karışım, lityum metal anot yüzeyinde koruyucu bir tabakanın kendi kendine oluşumuna yol açtı. Bu tabaka, tehlikeli dendritlerin oluşumunu önlerken, şarj kapasitesini arttırabilecek kadar yoğun, iletken ve sağlam olduğunu kanıtladı.

Bilim adamlarının pillere saf lityum metal anotları dahil etmek için çalıştıkları diğer yollardan biri, sıvı olanların yanı sıra katı elektrolitlerin kullanılmasıdır. Katı hal pilleri olarak bilinen bu malzemeler, MIT ve Avustralya’nın Deakin Üniversitesi’nden gelen cihazlarla birlikte birkaç önemli örnek ile geç kalmış ancak heyecan verici bir potansiyel göstermiştir. Bunun yanı sıra, Wisconsin ekibinin yaklaşımı bu katı hal tasarımlarına göre daha gerçekçi avantajlar sağlayabilir. Wisconsin ekibinin tasarladığı maddeyi kullanıp katı hal piller ile karşılaştırıldığında, üretim prosedürlerinin değiştirilmek zorunda olmadığı görünür. Bundan dolayı sanayi alanında çok daha erken uygulanabilir. Bu adımlar yüksek enerjili lityum metal pillerin geliştirilmesine yönelik pillerin ömürleri açısından umut verici bir yol açacaktır.