Pil Ömrü Yeni Bir Atılımla İki Katına Çıkabilir!

City University of Hong Kong (CityU) araştırmacıları, pil teknolojisinde enerji geleceğimiz için derin etkileri olan çok önemli bir atılım gerçekleştirdiklerine inanıyorlar. Ekip, daha verimli ve uzun ömürlü pillere yol açan, ihmal edilebilir düzeyde voltaj düşüşüne sahip bir pil geliştirdi.

Katot malzemesi içindeki benzersiz bal peteği benzeri yapının stabilize edilmesi ve ilave geçiş metali iyonlarının eklenmesiyle voltaj düşüşü önemli ölçüde azaltıldı. Bulgular, elektrikli araçlardan el elektroniğine kadar çeşitli uygulamalarda devrim yaratabilir ancak teknolojinin artık daha geniş üretim için ölçeklendirilmesi gerekiyor.

Voltaj Düşüşü Sorunu Nasıl Çözüldü?

Lityum-iyon piller (LiB’ler) elektronik cihazlarda yaygın olarak kullanılırken, lityum-(Li) ve manganez açısından zengin (LMR) katmanlı oksitler, yüksek kapasiteleri ve düşük maliyetleri nedeniyle LiB’ler için umut verici bir katot sınıfıdır.

Bununla birlikte, uzun süredir devam eden voltaj düşüşü sorunu bunların uygulanmasını engellemektedir. Voltaj düşüşü, pilin şarj edildikten sonra geriliminin zamanla azalması anlamına gelir. Bu, pilin enerji depolama kapasitesinin ve performansının düşmesine neden olur.

Fizik Bölümü (PHY) Başkanı ve Başkan Profesörü Profesör Ren Yang, PHY’den Profesör Liu Qi ve ekibi, LMR katot malzemelerinin potansiyelini açığa çıkararak konuyu ele aldılar. Araştırmalarında katot malzemesi içindeki benzersiz petek benzeri yapıyı stabilize ederek daha uzun ömürlü ve daha verimli piller elde ettiler.

Onların içgörüleri muhtemelen cihazlarımıza güç verme şeklimizi değiştirecek ve yüksek enerjili katot malzemelerinin geliştirilmesini bir sonraki aşamaya taşımaya hazır olacak.

Ekibin yenilikçi yaklaşımı, petek yapısını atomik seviyede stabilize etmeye odaklandı. Ekip, katot malzemesine ek geçiş metali iyonları ekleyerek bal peteği yapısını güçlendirdi ve döngü başına yalnızca 0,02 mV’luk ihmal edilebilir bir voltaj düşüşüyle sonuçlandı; ilk kez LMR katot malzemesinin bu kadar düşük voltaj düşüşüne sahip olduğu rapor edildi.

Ekip, gelişmiş atomik ölçekte ölçümler ve hesaplamalar yoluyla, bu katmanlar arası geçiş metali iyonlarının, petek yapısının üstünde veya altında bir “başlık” görevi görerek katyon göçünü önlediğini ve stabiliteyi koruduğunu buldu. Yapı, yüksek kesme gerilimlerinde ve döngü boyunca bile bozulmadan kalarak pillerin yapısal bütünlüğünü sağladı.

Pil Teknolojisinde Devrim Yaratabilir

Profesör Liu şunları kaydetti: “Çalışmamız, yaygın olarak kullanılan katot malzemelerinden neredeyse iki kat daha yüksek bir kapasiteye sahip LMR katottaki voltaj azalması sorununu çözdü ve sonuçta daha güçlü ve sürdürülebilir enerji depolama çözümlerinin önünü açtı.”

Bu bulgular, elektrikli araçlara güç sağlamaktan taşınabilir elektroniklere kadar çeşitli uygulamalar için büyük potansiyel taşıyor. Bir sonraki adım, büyük ölçekli pil üretimi için üretim sürecinin ölçeklendirilmesini içeriyor. Ekip, teknolojilerini ticarileştirmek için endüstri ortaklarıyla işbirliği yapmayı umuyor.