Lityum-İyon Pillerinin Performansını Artıracak Çalışma

Bilim kişileri, mobil cihazlar ve elektrikli araçlarda kullanılan lityum-iyon pilleri geliştirmek için çalışmaya devam ediyorlar. Pil teknolojisinin performansını artırmak için çalışma yapılan meydanlardan bir tanesi ise lityum-iyon pillerin anot ve katot bileşimlerin geliştirilmesi.

Lityum-iyon piller, şarj olduktan sonra deşarj olurken elektronlar anot ve katot arasında gidip gelirler. Bugün kullanılan pillerde anot, grafit ve bakırdan yapılıyor. Washington Eyalet Üniversitesi’nden (WSU) bilim kişileri, anotta bulunan bu grafit, bakır bileşiminin mekanına saf lityum metali kullanmayı denediler. 

Araştırmacılardan Kyu Song, saf lityum metalin, bakır-grafit bileşiminden çok daha yüksek güç yoğunluğu sunabileceğini ve iki kat daha uzun ömürlü olacağını açıkladı. Song, “Lityum metalini direkt kullanabilirsek pillerin güç yoğunluğunu değerli ölçüde artırabiliriz” dedi.

Bununla birlikte WSU’dan bilim kişilerinin anot kısmında saf lityum metali kullanma uğraşları, güvenlik sıkıntıları ile karşılaştı. Lityum iyonları, katot ve lityum metalinden oluşturulmuş anot arasında gidip geldiğinde gerecin yüzeyinde çıkıntılar oluşmasına neden oldu. Lityumda meydana gelen bu çıkıntılar, kısa devreye ve daha sonra yangına sebep oluyor. Çıkıntılar, yangına sebep olmadıkları durumda ise pilin şarjının süratli bir halde bitmesine neden oldu.

Lityumun yüzeyinde ortaya çıkan sorunun akabinde bilim kişileri, bu sorunu çözmek için alternatifler üzerinde çalışmaya başladılar. Tahlil olarak katot bölümünü gözenekli bir karbon yapısından oluşturduktan sonra içerisine selenyum disülfür isimli kimyasal yerleştirildi. Lityum iyonlarının katot ve anot arasındaki hareketini sağlayan elektrolit çözeltisine ise bir kaç ek hususu eklendi. 

Bu karışım, lityum metalden oluşan anot yüzeyinin kendiliğinden esirgeyici bir tabaka oluşturmasına neden oldu. Bu gözetici katman, lityum metalinin yüzeyinde oluşan çıkıntıları engelledi. Ekip bu formda oluşturulan pili test boyunca 500 defa şarj edebildi. 

Pil teknolojisinin geliştirilmesi sahasında çalışan bilim kişileri, bir farklı yol olarak katı elektrolitleri kullanmayı deniyorlar. Katı hal pilleri olarak bilinen bu piller üzerinde MIT ve Avustralya Deakin Üniversitesi’nde yapılan çalışmalar kıymetli örnekler ortaya çıkardı. Gelgelelim WSU’da gerçekleştirilen anot mekanına lityum kullanma deneyi, şu aşamada katı hal pillerinden daha verimli görünüyor.