Uzun menzilli elektrikli uçaklar ve otomobiller yeni kararlı metal pillerden yapılabilir.

İsveç'teki Chalmers Teknoloji Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, metal pillerin geleneksel enerji depolama çözümlerine nasıl uygulanabilir bir alternatif olabileceğini keşfettiler. Bu piller daha hafif bir ağırlıkla daha fazla enerji vaat ediyor.

Lityum-iyon piller yıllardır modern enerji depolamanın vazgeçilmezi olmuştur. Bu piller ışıklardan akıllı telefonlara ve elektrikli araçlara kadar her şeyde bulunabiliyor.

Bununla birlikte, özellikle temiz enerjinin benimsenmesi ve elektrifikasyon artarken, lityum iyon pillere daha güçlü ve verimli alternatifler için artan bir talep var.

Grafit yerine lityum metal elektrotlar kullanan metal bataryalara geçelim. Bu piller çok daha yüksek bir enerji yoğunluğu sağlayabilir, hatta elektrikli uçakları uygulanabilir hale getirebilir.

Ancak bir sorun var: lityum oldukça reaktiftir, yani bu pillerin ömrü daha kısa olacaktır.

Profesör Aleksandar Matic liderliğindeki Chalmers ekibi, lityumun bu pillerin içinde nasıl davrandığını gerçek zamanlı olarak gözlemlemek için 3D X-ışınlarından yararlandı. Şarj ve deşarj sırasında lityumun dendrit adı verilen düzensiz yapılar oluşturduğunu tespit ettiler. Zamanla bu dendritler pilin stabilitesini ve işlevselliğini tehlikeye atıyor.

Araştırma ekibi bunun yerine bir çözüm olarak elektrokaplamayı öneriyor. Bu işlem hücre içinde metal elektrotlar oluşturuyor. Ekip, bu yaklaşımın reaktif lityum metalinin çevreyle etkileşime girmesini ve zarar verici bir yüzey tabakası oluşturmasını önlediğini iddia ediyor.

Chalmers Fizik Bölümü'nde doktora öğrencisi ve araştırma makalesinin yazarı Josef Rizell yaptığı açıklamada, “Çok inert bir ortamda çalışıyoruz, ancak orada bile metal reaksiyona girecek bir şey buluyor ve metalin bataryada nasıl davranacağını etkileyen bir yüzey tabakası oluşuyor” dedi.

Elektrot pilin içinde oluşturulduğundan, istenmeyen reaksiyonları önleyerek safsızlıklardan korunur. Ayrıca bu, pilin performansını ve uzun ömürlülüğünü de arttırıyor.

Chalmers'taki araştırma ekibi, Compel adı verilen daha geniş kapsamlı, devlet destekli bir girişimin parçasıdır. Bu program, elektrifikasyon ve batarya teknolojisinde araştırma ve eğitimi ilerletmeyi amaçlamaktadır. Bulgularının sonuçları laboratuvarın ötesine uzanıyor.

Compel'in direktörlüğünü de yürüten Aleksandar Matic, “Bu tür temel araştırmalar, yeni batarya konseptlerinin ve teknolojilerinin önünü açmak için önemlidir,” diyerek araştırmanın yeni batarya teknolojilerinin önünü açmadaki önemini vurguluyor. “Bu olmadan sadece bir şeyler deneyebilirsiniz, tıpkı harita olmadan yön bulmak gibi.”

“Sürdürülebilir toplumsal kalkınmaya katkıda bulunacak gelecekteki yeniliklerin temelini burada atıyoruz. Bataryalar halihazırda bu gelişimin kilit bir parçası ve gelecekte önemleri daha da artacak.”

Chalmers'da yürütülen araştırma, batarya kimyasını anlamanın nasıl pratik ve etkili ilerlemelere yol açabileceğini gösteriyor. Ekip, batarya içindeki her bir reaksiyonu izole ve analiz ederek metal bataryaların performansını optimize etmek için stratejiler geliştirdi.