Bilim insanları, otomobil endüstrisinde devrim yaratabilecek çikolatadan ilham alan EV pili geliştirdi - işte böyle çalışıyor

Bilim insanları, otomobil endüstrisinde devrim yaratabilecek çikolatadan ilham alan EV (Elektrili Araç) pili geliştirdi - işte böyle çalışıyor

Bilim adamları, minimum şarj süresiyle on yıldan fazla dayanabilecek, potansiyel olarak devrim niteliğinde bir pil geliştirdiler.

Tech Xplore'da açıklandığı gibi, Harvard John A. Paulson Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Okulu'ndan (SEAS) araştırmacılar, en az 6.000 kez şarj edilip boşaltılabilen yeni bir lityum metal pil yarattılar. Uzun kullanım ömrüne rağmen pilin yeniden şarj edilmesi yalnızca 10 dakikaya ihtiyaç duyar.

Nature Materials dergisinde yayınlanan araştırma, katı hal pillerin lityum metal anotla yapılabileceği yeni yolu açıklıyor ve bunları yapmak için kullanılan malzemelere ilişkin ayrıntıları da içeriyor.

SEAS'ta malzeme bilimi doçenti ve kıdemli yazar Xin Li, "Lityum metal anot piller, ticari grafit anotların 10 katı kapasiteye sahip oldukları ve elektrikli araçların sürüş mesafesini önemli ölçüde artırabildikleri için pillerin kutsal kâsesi olarak kabul ediliyor" dedi. kağıt. "Araştırmamız, endüstriyel ve ticari uygulamalar için daha pratik katı hal pillerine doğru önemli bir adımdır."

Lityum metal piller, geleneksel lityum iyon pillere kıyasla daha yüksek enerji yoğunluğu potansiyeli sunar; bu da onların daha fazla enerji depolamasına ve pilin boyutunu veya ağırlığını artırmadan potansiyel olarak elektrikli araçların menzilini genişletmesine olanak tanır.

Bununla birlikte, lityum metal pillerin tasarlanması genellikle anot yüzeyinde oluşan dendritlerin zorluklarını beraberinde getirir. Tech Xplore, "bu yapıların elektrolite kökler gibi büyüdüğünü ve anot ile katodu ayıran bariyeri delerek pilin kısa devre yapmasına ve hatta alev almasına neden olduğunu" açıkladı.

Yeni araştırma, Li ve ekibinin "litasyon reaksiyonunu daraltmak ve kalın bir lityum metal tabakasının homojen kaplanmasını kolaylaştırmak için anotta mikron boyutlu silikon parçacıkları kullanarak" dendritlerin oluşumunu durdurmanın bir yolunu bulduğunu ortaya çıkardı. Tasarım, lityum iyonları derin bir lityumlaşma reaksiyonundan geçtiğinde anottaki silikon parçacıklarının yok edilebildiği sıvı lityum iyon pillerin kimyasından önemli ölçüde farklıdır.

Li, "Tasarımımızda lityum metal, tıpkı çikolatalı mantardaki fındık çekirdeğinin etrafındaki sert çikolata kabuğu gibi, silikon parçacığının etrafına sarılıyor" dedi.

Li ve ekibi, pilin, üniversite laboratuvarlarında yaygın olarak oluşturulan madeni para pilinden 10 ila 20 kat daha büyük, posta pulu boyutunda kese hücresi versiyonunu tasarladı. Pil, 6.000 döngüden sonra kapasitesinin %80'ini korudu; bu, günümüz pazarında mevcut olan diğer kese pillerini çok geride bıraktı.

Ekibin bir sonraki hedefi, akıllı telefon boyutunda kese pili oluşturmak için teknolojiyi ölçeklendirmek.

Araştırma ayrıca katı hal pillerinde potansiyel olarak benzer performans sağlayabilecek düzinelerce başka malzemeyi de ortaya çıkardı.

Li, "Önceki araştırmalar, gümüş de dahil olmak üzere diğer malzemelerin, katı hal pilleri için anotta iyi malzemeler olarak hizmet edebileceğini ortaya çıkarmıştı" dedi. "Araştırmamız sürecin altında yatan olası bir mekanizmayı açıklıyor ve pil tasarımı için yeni malzemelerin belirlenmesine yönelik bir yol sağlıyor."

İyot ve çinko lityumun geçerli alternatifleridir. Bu yeni gelişmeler aynı zamanda dünyanın üçüncü büyük lityum madencisi olan Çin'e olan lityum bağımlılığının azaltılmasına da yardımcı olabilir.

Kaynak: TCD