Pil biliminde kaydedilen önemli bir ilerleme, katı hal inovasyonunu hızlandırabilecek bir yolun kilidini açtı. Kaliforniya Üniversitesi, San Diego’daki mühendislerin eş liderliğindeki bir ekip, yeni nesil katı hal pillerini gerçek dünya performansına taşıyabilecek bir stratejiyi açıkladı. Çalışmaları, metal alaşımlı negatif elektrotların davranışını yeniden şekillendirmeye ve içlerindeki lityum taşınmasını daha hızlı ve daha kararlı hale getirmeye odaklanıyor.
Katı hal pillerin iyon dayanıklılığı pil ömrünü etkileyecek
Araştırmacılar lityum alüminyum alaşımlarına odaklandılar ve lityum iyonlarının lityum açısından zengin beta fazı ve lityum açısından fakir alfa fazı olarak bilinen iki iç fazda nasıl hareket ettiğini incelediler.
Her faz, iyon yolculuğu için ayrı bir manzara gibi davranır ve pil hızı ve dayanıklılığı açısından çok farklı sonuçlar doğurur. Ekip, lityum-alüminyum oranını değiştirerek alaşımın ne kadarının hızla ilerleyen beta fazına geçeceğini ayarladı. Bu geçişin, çarpıcı iyileştirmelerin kilidini açmanın anahtarı olduğu ortaya çıktı.
[bkz url= https://www.techinside.com/bmw-alexa-entegrasyonu-icin-duyuru-yapti/]
Deneyler, beta fazının lityum iyonlarının yavaş alfa fazından on milyar kat daha hızlı hareket edebildiği süper yüklü yollar oluşturduğunu gösterdi. Bu beta açısından zengin alaşımlar aynı zamanda daha yoğun ve daha kararlı elektrot yapıları oluşturarak elektrot ile katı elektrolit arasındaki arayüzü güçlendirdi. Araştırmacılar, pratik testlerde beta fazı ile zenginleştirilmiş elektrotlar kullanarak piller ürettiler.
Bu hücreler, iki bin döngüden fazla yüksek şarj ve deşarj oranlarını korudu ve kapasitelerini korudu; bu, hala büyük dayanıklılık zorluklarıyla mücadele eden katı hal sistemleri için güçlü bir performans göstergesidir. Ekip, beta fazının iç dağılımının lityum alüminyum alaşımlarındaki lityum difüzyon davranışıyla doğrudan bağlantılı olduğunun ilk kez ortaya konulduğunu belirtti.
Bu içgörü, pil bilimcilerine daha fazla enerji depolama, geliştirilmiş kararlılık ve hızlı şarj için gerçek potansiyele sahip alaşım tabanlı elektrotlar tasarlamak için yeni bir kaldıraç sağlıyor.
Çalışmaya UC San Diego Jacobs Mühendislik Okulu’ndan Zheng Chen ve Yuju Jeon liderlik ederken, UC Irvine, UC Santa Barbara ve LG Energy Solution’daki işbirlikçiler de katıldı.
Yazarlar, keşfin umut verici bir malzeme iyileştirmesinden daha fazlasını sunduğunu söylüyor. Katı hal pillerinin içindeki alaşım davranışını kontrol etmek için yepyeni bir çerçeve açıyor.
