Kesildiğinde bile çalışan pil geliştirildi: İşte arkasındaki şaşırtıcı teknoloji!

Çin Elektronik Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, katlandığında veya kesildiğinde bile çalışabilen bir lityum-kükürt (Li-S) pil prototipi geliştirdi. Bu teknolojinin, mevcut lityum-iyon pillerin sahip olduğu güvenlik​ sorunlarına çözüm olma potansiyeli taşıdığı belirtiliyor.

Lityum-iyon piller, akıllı telefonlardan elektrikli araçlara kadar birçok farklı cihazda güvenilir bir güç kaynağı olarak kullanılıyor. Ancak bu teknoloji, özellikle yapısal hasarlarda yangına sebep olma riski taşıdığı için güvenlik açısından tartışmalı. Ayrıca lityum-iyon pillerin sınırlı ömrü ve nispeten düşük enerji yoğunluğu bu teknolojinin handikapları arasında yer alıyor.

GELECEĞİN GÜÇ KAYNAĞI LİTYUM-KÜKÜRT PİLLER OLABİLİR

Lityum-kükürt bataryalar, hammaddenin bol ve ucuz olması ve bataryanın lityum-iyon muadillerinden daha fazla enerji tutabilmesi nedeniyle bu eksikliklerin üstesinden gelebilecek lityum-iyon teknolojisinin yerine geçebilecek potansiyel bir alternatif olarak bilim dünyasının dikkatini çekiyor.

Lityum-kükürt teknolojisinin önündeki en büyük engel, kısa döngü ömrü ve güvenlik sorunlarıydı. Çin Elektronik Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nde görev yapan Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Profesörü Liping Wang ve ekibi, bu sorunlara çözüm getirebilecek önemli bir buluşa imza attı. Wang, Interesting Engineering'e yaptığı açıklamada, "Li-S pillerin yaygın olarak benimsenmesini engelleyen başlıca zorluklar, kısa döngü ömürleri, düşük oranlı performansları ve lityum metalin anot olarak kullanılmasıyla ilgili güvenlik endişeleridir" dedi.

Bilim insanları daha önce lityum-sülfür pilleri yüksek sıcaklıklarda kararlı hale getirmek için demir sülfür ve lityum metalden yapılmış elektrotları ayırabilen karbonat bazlı bir elektrolit kullanmayı önermişlerdi. Ancak, katottan gelen sülfür elektrolit içinde çözünmeye devam ediyor. Parçalanamayan bir çökelti oluşturarak hücrenin kapasitesini düşürüyor.

PİL, KATLANSA VEYA KESİLSE BİLE BOZULMADI

Liping liderliğindeki araştırma ekibi, hücrenin yeniden şarj edilebilirliğini etkilemeden sülfür çözünmesini en aza indirmek için katot ve elektrolit arasına başka bir katman eklemeyi önerdi. Birden fazla malzemeyi denedikten sonra ekip, 300 şarj-deşarj döngüsünden sonra deşarj kapasitesini koruduğu için poliakrilik asidin (PAA) en iyi seçenek olduğunu tespit etti.

100'ü aşkın şarj-deşarj döngüsünün ardından, pil prototipinin ikiye katlandığında veya kesildiğinde çalışan kese hücresinde bozulma gerçekleşmediği tespit edildi. Wang'a göre bu durumun sebebi, mekanik kopmaya rağmen iyon ve elektron akışına izin veren sağlam ve esnek bir bağlayıcı sistem veya yapısal tasarım. Wang, "Devre, kesik nedeniyle iletken yollar tamamen kesilmediği için işlevini sürdürmeye devam ediyor" diyerek durumu açıkladı.

Uzmanlar daha sonra kaplamayı lityum-molibden ve lityum-vanadyum pillerin katotlarına uyguladı. Wang'a göre bu piller, ticari kullanıma geçerse yüksek enerji yoğunluğu ve dayanıklılığın önemli olduğu alanlarda kendine yer edinebilir.