Otomobil üreticileri ve enerji şirketleri, lityum-kükürt (Li-S) pilleri benimsemeye hevesli. Akıllı kaplama lityum teknolojisi, bu pillerin potansiyelini daha da artırabilir. Bu piller, lityum iyon pillere kıyasla daha fazla enerji, daha hızlı şarj, daha iyi güvenlik ve daha düşük maliyet vaat ediyor. Ancak onları geride tutan büyük bir engel var: Li-S hücreleri çok çabuk yıpranıyor.
Akıllı kaplama lityum kükürt pillerde 5 kat uzun ömür sağlıyor
Norveç Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’ndeki (NTNU) araştırmacılar bu sorunu çözmüş olabileceklerine inanıyorlar. Akıllı kaplama lityum-kükürt pillerde, HiSep-II projesi kapsamında geliştirilen ve patenti alınan yeni bir kaplama, pil ömrünü beş kat uzatabilir ve bu daha hafif, daha ucuz paketleri elektrikli otomobiller için ciddi bir seçenek haline getirebilir.
Li-S piller, mekik etkisi nedeniyle hızla bozulur. Akıllı kaplama lityum-kükürt pillerin daha uzun ömürlü hale gelmesine yardımcı olabilir. Pil çalışırken, lityum polisülfürler oluşur ve anot ile katot arasında hareket eder. Bu hareket, pilin kapasitesinin hızla azalmasına neden oluyor. NTNU Kimya Mühendisliği Bölümü’nden doktora sonrası araştırmacı Önder Tekinalp: “Bu durum, pil çalışırken kimyasal maddeler, lityum polisülfürler (LPS) oluşması nedeniyle meydana geliyor. Bu maddeler, pilin elektrotları, yani pozitif anot ve negatif katot arasında hareket ediyor. LiS pillerin hızla bozulmasına, kapasitelerinin düşmesine ve kullanım ömürlerinin kısalmasına neden olan da bu maddelerdir” dedi.
Tekinalp’in ekibi, birçok araştırmacının aksine katotlara veya elektrolitlere odaklanmak yerine ayırıcıya odaklandı. Ayırıcı duvara HiSep-II kaplama ekleyerek akıllı bir filtre oluşturdular. Bu filtre, zararlı kimyasalları engellerken lityum iyonlarının serbestçe geçmesine izin veriyor.
Pil ömrü genellikle şarj döngüleriyle ölçülür. NTNU’nun laboratuvar sonuçları, HiSep-II içeren Li-S hücrelerinin döngü sayısını 200’den 1.000’e çıkarabileceğini gösteriyor. Bu da pil ömrünün beş kata kadar daha uzun olduğu anlamına geliyor.
Bu iyileştirme, elektrikli otomobilleri önemli ölçüde etkileyebilir. Akıllı kaplama lityum teknolojisi sayesinde tipik bir 800 voltluk batarya paketi 200 kilogramdan daha hafif hale getirilebilir. Daha az ağırlık, daha iyi verimlilik ve menzil anlamına gelir. Ana bileşen olan kükürt de bol miktarda bulunuyor ve ucuz olduğundan maliyetleri düşürüyor.
Tekinalp: “HiSep-II henüz elektrikli otomobillerde kullanılmasa da mekik etkisiyle başa çıkabildiğini gösterdik. Şimdiye kadar ticari kullanımda en büyük engeldi” dedi. NTNU, kaplamanın patentini 2023 yılında aldı ve piyasaya sunmak için Teknoloji Transfer Ofisi (TTO) ile birlikte çalışıyor.
