Araştırmacılar, Yeni Nesil Pillerde Kullanılabilecek Yarı Likit Metal Anot Geliştirdiler
Araştırmacılar, lityum metal bazlı yarı likit bir anot geliştirdi. Bu, yeni nesil lityum pillerin daha uzun ömürlü ve güvenilir olmasını sağlayabilir.
Carnegie Mellon Üniversitesi'nden araştırmacılar, pil tasarımında yeni bir kilometre taşını temsil eden yarı likit bir lityum metal bazlı anot geliştirdi. Bu yeni elektrot türü kullanılarak yapılan lityum piller, daha yüksek kapasiteye sahip ve tipik lityum metal tabanlı pillerden daha güvenli olabilir.
Lityum bazlı piller, yüksek miktarda enerji depolayabilmeleri nedeniyle modern elektronikte kullanılan en yaygın şarj edilebilir batarya türlerinden biri. Geleneksel olarak bu piller; yanıcı sıvı elektrolitlerden, iki elektrottan, bir anot ve bir katottan oluşur ve bunlar bir zarla ayrılır. Bir pil tekrar tekrar şarj edilip boşaldıktan sonra 'dendrit' adı verilen lityum telleri, elektrot yüzeyinde büyüyebilir. Dendritler, iki elektrotu birbirinden ayıran zarı delebilir. Bu, anot ve katot arasında temasa izin verir, bu da bataryanın kısa devre yapmasına ve en kötü durumda alev almasına neden olabilir.
Mevcut pillerde kullanılan uçucu sıvı elektrolitlere önerilen çözüm, bunların katı seramik elektrolitler ile değiştirilmesidir. Bu elektrolitler yüksek iletkendir, yanmaz ve dendritlere dayanacak kadar güçlüdür. Bununla birlikte, araştırmacılar, seramik elektrolit ve bir katı lityum anot arasındaki temasın, çoğu elektronik cihaz için gereken güç miktarını depolamaya ve sağlamaya yetersiz olduğunu bulmuşlardır.
Carnegie Mellon'un kimya bölümünde doktora öğrencisi olan Sipei Li ve Carnegie Mellon'un malzeme bilimi ve mühendisliği bölümünde doktora öğrencisi olan Han Wang, yarı likit metal anot olarak kullanılabilecek yeni bir malzeme sınıfı oluşturarak bu yetersizliğin üstesinden gelebildi.
Li ve Wang, eşit bir şekilde dağılmış olan lityum mikropartikülleri içeren çift iletken bir polimer/karbon kompozit matrisi yarattı. Matris, oda sıcaklığında akıcı halde kalır ve bu, katı elektrolit ile yeterli bir temas seviyesi oluşturulmasını sağlar. Yarı likit metal anotun garnet bazlı bir katı seramik elektrolit ile birleştirilmesi, pili katı elektrolit ve geleneksel lityum folyo anot içeren pillere göre 10 kat daha yüksek akım yoğunluğunda döndürebilir. Bu pil, aynı zamanda geleneksel pillere göre çok daha uzun bir ömre sahip olur.
Araştırmacılar, yöntemlerinin çok geniş kapsamlı etkilere sahip olabileceğine inanıyor. Örneğin elektrikli araçlar için yüksek kapasiteli piller ve esnek pil gerektiren giyilebilir cihazlarda kullanılacak özel piller oluşturmak için kullanılabilir.
