Yeni şarj algoritması li-ion pillerin ömrünü iki katına çıkarabilecek. Yeni algoritma, sürekli şarj döngülerinin eskime etkilerini büyük ölçüde azaltabilecek. Elektrik enerjisinin depolanması ve iletilmesinde en pratik ve etkili teknolojilerden biri olmasına rağmen lityum iyon piller sınırlarını göstermeye başladı. Bilim insanları alternatif malzemeler ve enerji depolama çözümleri arıyor ancak araştırmacılar artık li-ion pillerin daha iyi ve daha uzun süre çalışmasını sağlayabileceklerini söylüyor.
Şarj algoritması pil ömrünü etkileyecek
Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) ve Berlin’deki Humboldt Üniversitesi’nden Avrupalı araştırmacılardan oluşan bir ekip, li-ion pillerin şimdikinden çok daha uzun süre dayanmasını sağlayacak alternatif bir şarj çözümü geliştirdi. Çalışma, şarj cihazının elektrolit malzemelere akım verme şeklini değiştirerek pillerin daha dayanıklı hale geldiğini ve yüzlerce deşarj-şarj döngüsünden sonra daha yüksek enerji kapasitesini koruduğunu gösteriyor.
Lityum-iyon piller, her yerde bulunan kompakt, sağlam enerji kaplarıdır. Elektrikli araçlar ve elektronik cihazlar bunlara dayanıyor ancak elektrolitler anot ve katodu ayıran zardan geçtikçe kapasiteleri giderek azalıyor. Mevcut en iyi ticari sınıf lityum iyon piller, NMC532 olarak bilinen bir bileşik ve grafitten yapılmış elektrotları kullanır ve 8 yıla kadar hizmet ömrü sağlıyor.
Geleneksel şarj, harici elektrik enerjisinin sabit akımını (CC) kullanır. Çalışma, CC şarjını kullanırken pil örneklerine ne olduğunu analiz etti ve anotun katı elektrolit arayüzünün (SEI) “önemli ölçüde daha kalın” olduğunu keşfetti. Ayrıca NMC532 ve grafit elektrot yapılarında daha fazla çatlak buldu. Daha kalın bir SEI ve elektrotlarda daha fazla çatlak, li-ion piller için önemli bir kapasite kaybı anlamına geliyor. Bu nedenle araştırmacılar darbeli akıma (PC) dayalı bir şarj protokolü geliştirdi. Pilleri yeni PC protokolüyle şarj ettikten sonra ekip, SEI arayüzünün çok daha ince olduğunu ve elektrot malzemelerinin daha az yapısal değişikliğe uğradığını keşfetti.
Ekip, darbeli akım şarj deneylerini gerçekleştirmek için Avrupa’nın önde gelen parçacık hızlandırma senkrotron tesislerinden ikisi olan “BESSY II” ve “PETRA III”ü kullandı. PC şarjının, grafit içindeki lityum iyonlarının “homojen dağılımını” desteklediğini, bunun da grafit parçacıklarındaki mekanik gerilimi ve çatlamayı azalttığını keşfetti. Çalışma, kare dalga akımıyla yüksek frekanslı darbenin en iyi sonuçları verdiğini gösteriyor. Testler, bilgisayar şarjının, yüzde 80 kapasite koruma oranıyla ticari li-ion pillerin hizmet ömrünü iki katına çıkarabildiğini gösteriyor.
