AUSTIN'deki Texas Üniversitesi'nin Cockrell Mühendislik Okulu'nda öğretim üyesi olan John Goodenough, lityum iyon pilin eş mucidi ve yukarıdaki fotoğrafta, yöneticisi olduğu pil materyalleri laboratuvarında görülüyor. Austin'deki Texas Üniversitesi'nin Cockrell Mühendislik Okulu'nda öğretim üyesi ve aynı zamanda lityum iyon pilin eş mucidi olan John Goodenough, taşınabilir aygıtlar, elektrikli otolar ve sabit enerji depolama alanlarında daha güvenli, daha hızlı, daha uzun ömürlü şarj edilebilir bataryalar yapmayı mümkün kılacak, ilk katı hal pil hücrelerini geliştirdi.
Goodenough'un Cockrell Mühendislik Okulu'ndan kıdemli araştırmacı Maria Helena Braga'yla yaptığı son icat: Tutuşmayan ve uzun bir döngü ömrü (yani pil ömrü) sunan, şarj ve deşarjı hızlı, yüksek hacimsel enerji yoğunluğuna sahip, düşük maliyetli bir tümüyle katı hal bataryası. Mühendislerbu yeni teknolojiyi Energy & Environmental Science dergisinde kısa süre önce yayımladıkları makalede duyurdular.
"Maliyet, emniyet, enerji yoğunluğu, şarj ve deşarj hızı ve döngü ömrü, pille çalışan otomobillerin yaygınlaşması için kritik. Keşfimizin günümüz pillerinin yapısından kaynaklanan sorunların çoğunu giderdiğine inanıyoruz" diyor Goodenough.
Araştırmacılar yeni pil hücrelerinin enerji yoğunluğunun günümüz lityum iyon pillerinin en az üç katı olduğunu gösterdiler. Bir pil hücresinin enerji yoğunluğu, örneğin elektrikli otomobilin menzilinin uzun olmasını sağlıyor. Yani enerji yoğunluğu ne kadar fazlaysa araç şarj olmadan o kadar uzun süre yol alabiliyor. Üniversitenin bu pil formülünün bir diğer faydası da şarj - deşarj döngüsünün sayısını artırması. Bu da daha uzun süre dayanan, daha hızlı (saatler değil de dakikalar içinde) şarj olan piller demek.
Günümüzün lityum iyon pilleri, lityum iyonlarının anot (pilin eksi tarafı) ile katot (pilin artı tarafı) arasında yolculuk yapabilmesi için sıvı elektrolitlerden yararlanıyor. Eğer pil hücresi aşırı hızlı şarj edilirse sıvı elektrolitte "dendrit" (dallantı) denilen ve tüyü andıran yapılar meydana geliyor. Bu da kısa devre yaparak patlamaya, yangına yol açabiliyor. Araştırmacılar sıvı elektrolit yerine, dendrit oluşumu olmadan alkali metal anot kullanımına izin verecek cam elektrolitlerden medet umuyor.
Geleneksel pillerde mümkün olmayan alkali metal anot kullanımı (lityum, sodyum ya da potasyum) katodun enerji yoğunluğunu artırırken döngü ömrünü uzatıyor. Araştırmacılar deneylerde düşük hücre direncinde 1.200 'den fazla döngü elde edebiIdiler.
Dahası, katı cam elektrolitler -20 derecede çalışabildiği ya da yüksek iletkenliğe sahip oldukları için, bu arabalarda kullanılacakbu tür aküler, sıfırın altında da gayet güzel çalışacak. Bu, 60 derecenin altında çalışabilen ilk katı hal pil hücresi.
Braga, katı cam elektrolit geliştirmeye Portekiz'de, Porto Üniversitesi'ndeki meslektaşlarıyla başlamış. Bundan iki yılönce Austin'deki Texas Üniversitesi'nden Gooderıough'Ia ve araştırmacı Andrew J. Murchison'la iş birliğine gitmiş. Braga,Goodenough'un katı cam elektrolitlerin bileşiminin ve özelliklerinin anlaşılmasını sağladığını, bunun da patenti UT Austin Teknoloji Ticarileştirme Ofisi tarafından alınan yeni elektrolitleri beraberinde getirdiğini söylüyor.
Mühendislerin cam elektrolitleri onların hem anot hem de katottaki alkali metalleri dendrit olmaksızın kaplamasına ve sökmesine izin veriyor ve bu da pil hücresi üretimini basitleştiriyor. Bir diğer avantajı da pil hücrelerinin çevre dostu malzemelerden yapılabilmesi.
Braga, "Cam elektrolitler, düşük maliyetli sodyumun lityumun yerini almasına izin veriyor. Sodyum da yaygın olarak bulunan deniz suyundan elde ediliyor" diyor.
Goodenough ile Braga, pil konusundaki araştırmalarını ilerletmeye devam ediyor ve birkaç patent üzerinde çalışıyor. Kısa vadede pil üreticileriyle çalışarak yeni materyallerini geliştirmeyi, elektrikli otomobillerde ve enerji depolama aygıtlarında test etmeyi umuyorlar.
http://forum.mekatronikmuhendisligi.com/Konu-Lityum-iyon-piller.html
Alıntıdır. Kaynak:
Popular Science, Nisan 2017, Sayı 60, Sayfa 37, Gelecek, Bu Pil Bir Harika!
