Çevre AKINSOFT 01 Ekim 2021 (0) (84)

Yeni nesil pil teknolojisi araştırmaları enerji depolamada umut vaat ediyor

Yapılan yeni araştırmalar, katı hal elektrolitleri ve bir tutam silikon kombinasyonu ile yeni nesil pil teknolojisinin, açılabileceğini gösteriyor.

Yeni nesil pil teknolojisi arayışında son derece umut verici iki yol, sıvı olanlar yerine katı hal elektrolitleri kullanmayı ve enerji yoğunluğunu artırmak için anot bileşenine silikon eklemeyi içeriyor. Yeni geliştirilen bir mimari, güvenli, uzun ömürlü ve büyük miktarda enerji depolama potansiyeline sahip bir katı hal pil oluşturmak için bu iki yeniliği tek bir cihazda birleştiriyor.

Bilim insanları uzun yıllardır, oyunun kurallarını değiştiren enerji yoğunluğu silikonunun yeni nesil piller vaat etmesiyle cezbedildi, ancak onu gerçekleştirebilmenin bazı zorlukları bulunuyor. Buradaki temel düşünce, lityum iyonlarının 10 katına kadarını potansiyel olarak depolamak için anot olarak kullanılan grafiti silikonla birleştirmek veya tamamen değiştirmek. Sorun isse silikonun sıvı elektrolitin hızla bozulmasına ve dolayısıyla pilin hızla bozulmasına neden olması. Ancak bu yeni çalışmanın araştırmacıları çözümün bunun yerine katı hal elektroliti kullanmakta olabileceğine inanıyor.

Silikon anotlar gibi, katı hal elektrolitleri de bazı heyecan verici olasılıklar açabilecek başka bir pil araştırması dalı. Lityum iyonlarını anot ile pilin diğer elektrotu olan katot arasında ileri geri taşıyan geleneksel sıvı elektrolit, lityum metal gibi diğer olası, yüksek performanslı malzemelerle uyumluluğu sınırlar ve oldukça uçucudur. Katı hal elektrolitleri, bu soruna umut verici bir çözüm olarak şekilleniyor.

San Diego’da bulunan California Üniversitesi’ndeki mühendisler, katı-sat elektrolitinin silikon anotlara benzer avantajlar getirebileceğinden şüpheleniyorlardı. Silikonu lityum pillerin anotlarına dahil etme çabaları, cihaz şarj olurken ve boşaldıkça genişleyen ve büzülen silikon parçacıklarının boyutundaki dalgalanmalardan dolayı sorunlar yaşıyor. Bu, pil döngüye girerken ciddi kapasite kayıplarına neden olmak için silikon anot ve sıvı elektrolit arasındaki kararsız etkileşimlerle birleşir.

Araştırmanın yazarlarından Shirley Meng, “Pil araştırmacıları olarak, sistemdeki temel sorunları ele almak hayati önem taşıyor” diyor ve ekliyor: “Silikon anotlar için en büyük sorunlardan birinin sıvı elektrolit arayüz dengesizliği olduğunu biliyoruz. Tamamen farklı bir yaklaşıma ihtiyacımız vardı.”

Bu yeni yaklaşım, bilim insanlarının normalde kullanılan karbon ve bağlayıcıları ortadan kaldırması ve daha az işleme tabi tutulan daha ucuz bir mikro silikon biçimini seçmesiyle, silikon anotun bir araya getirilme biçiminde bazı ince ayarlar yapmayı içeriyordu. Daha sonra yükü taşımak için sülfür bazlı bir katı elektrolit tanıtıldı ve ortaya çıkan pil, anottaki zarar verici etkileşimlerden kaçınarak son derece kararlı olduğunu kanıtladı.

Yeni silikon tam katı hal pil, güvenli, uzun ömürlü ve enerjisi yoğun olarak tanımlanıyor. Laboratuvar ölçeği bir tam hücrenin, kapasitesinin yüzde 80’ini korurken 500 şarj ve deşarj döngüsüne sahip olduğu gösterdi ve yeni tasarımın dengeleyici etkilerini ortaya koydu.

Teknolojiyi lisanslayan UNGRID Battery’nin CEO’su Darren HS Tan, “Katı hal silikon yaklaşımı, geleneksel pillerdeki birçok sınırlamanın üstesinden geliyor. Bu bize daha yüksek hacimli enerji için düşük maliyetler ve özellikle şebeke enerji depolaması için daha güvenli piller ile pazar taleplerini karşılamak için heyecan verici fırsatlar sunuyor.” Diyor.

Benzer Yazılar