Pil araştırmacılarından oluşan bir ekip, mevcut hücreleri baştan tasarlamaya gerek kalmadan lityum iyon pil ömrünü uzatmanın düşük maliyetli bir yolunu keşfetmiş olabilir. Organik kimyadan esinlenen bir teknik kullanan ekip, pilin katodu üzerinde stabil bir koruyucu tabaka oluşturabildiklerini bildiriyor. Bu gelişme, elektrottaki yüksek enerjili koşullar nedeniyle bilim dünyasını uzun süredir zorlayan bir soruna çözüm sunuyor.
Maryland Üniversitesi’nden Chunsheng Wang liderliğindeki çalışma, üreticilerin halihazırda aşina olduğu standart malzemeleri ve üretim yöntemlerini kullanarak lityum iyon pilleri daha dayanıklı hale getirmenin nispeten yalın bir yolunu ortaya koyuyor.
Her lityum iyon pil aynı temel yapıyı paylaşır: Negatif anot ve pozitif katot, gözenekli bir filmle ayrılır ve bir elektrolit sıvısına daldırılır. Şarj ve deşarj sırasında lityum iyonları söz konusu sıvı ortam aracılığıyla elektrotlar arasında hareket eder. Zamanla elektrolit parçalanarak elektrotları koruyan ve pilin çalışmasını dengeleyen nanometre ölçeğinde ince tabakalar bırakır.
Anot, elektrolitin parçalanmasıyla birlikte katı-elektrolit arayüzü olarak bilinen stabil tabakayı doğal biçimde oluşturur. Katot ise çok daha oksidatif bir ortamda bulunur. Geleneksel elektrolitler bu koşullar altında hızla bozunduğu için benzer bir koruyucu tabakanın oluşması zorlaşır.
Wang’ın ekibi, bu sorunu elektrolitin nasıl parçalandığını yeniden ele alarak çözmeyi hedefledi. Organik kimyada yaygın olarak kullanılan bir reaksiyondan yararlanan araştırmacılar, elektroliti elektron transferine daha elverişli hale getirdi. Söz konusu küçük ayarlama, elektrolitin kontrollü biçimde parçalanmasını sağlayarak katot yüzeyinde tekdüze ve stabil bir kaplamanın oluşmasına olanak tanıyor.
Ortaya çıkan arayüz tek tip bir çözüm sunmuyor. Ekip, katot tabakasının bileşimini değiştirerek elektrodu ne ölçüde koruyacağını ayarlayabildiklerini belirledi. Daha kalın ve daha koruyucu bir tabaka stabiliteyi ve kullanım ömrünü artırırken, daha ince bir tabaka iyonların daha hızlı hareket etmesine izin vererek uzun ömürden ödün pahasına daha yüksek güç ve enerji yoğunluğu sağlıyor.
Bu ayarlanabilirlik, uzun ömürlü şebeke depolama sistemlerinden yüksek güçlü elektrikli araç hücrelerine kadar farklı kullanım senaryoları için pillerin optimize edilmesinin önünü açıyor.
İspanya’da enerji depolama teknolojileri üzerine çalışan CIC energiGUNE araştırma merkezinden Michel Armand, New Scientist’e verdiği demeçte “Katot-elektrolit tabakasının oluşumu sağlanabilirse, pilin daha uzun döngü ömrüne ulaşması adına önemli bir adım atılmış olur.” ifadelerini kullandı. Armand, yöntemin yerleşik kimyasal süreçlere dayanması sayesinde mevcut üretim hatlarıyla uyumlu kalabileceğini ve güvenlik standartlarını koruyabileceğini belirtiyor.
Yeni kimyasal yaklaşım hâlen erken test aşamasında olduğundan, pil ömrünü ne ölçüde uzatabileceği henüz netlik kazanmış değil. Buna rağmen yöntem, sadeliği nedeniyle umut vadediyor.
Kaynak: https://www.techspot.com/news/111080-new-chemical-trick-could-extend-lithium-ion-battery.html
