Dalhousie Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, lityum-iyon pillerde yeni bir çağın kapısını aralıyor: Geliştirilen tek kristal elektrotlu pil, 20 binden fazla şarj-deşarj döngüsüne dayanabiliyor ve elektrikli araçların (EV) kullanım ömrünü artırmaya hazırlanıyor.
ELEKTRİKLİ ARAÇLAR İÇİN 8 MİLYON KİLOMETRE YOL İMKANI
Elektrikli araçların (EV) benimsenmesi için pillerin dayanıklılığı büyük önem taşımakta. ABD yasalarına göre, bir pilin sekiz yıl boyunca kapasitesinin yüzde 80'ini koruması gerekmekte. Ancak yeni nesil lityum-iyon piller, bu sınırları çoktan aşmış durumda. Dalhousie Üniversitesi'nde geliştirilen ve altı yıl boyunca test edilen yeni bir pil, yaklaşık 20 bin döngü boyunca kapasitesini yüzde 80'in üzerinde korudu. Bu da bir elektrikli araç için yaklaşık sekiz milyon kilometre yol anlamına geliyor.
Bu tür bataryalar üretildiğinde, bir araya getirilebilir ve elektrikli araç kullanım ömrünün sonuna ulaştıktan sonra rüzgar ve güneş enerjisi santrallerinden enerji depolamak için yeniden kullanılabilir. Teknolojinin bu duruma ulaşabilmesi için araştırmacıların pilin bozulma mekanizmasını anlaması gerekiyor ve Saskatchewan Üniversitesi'ndeki Kanada Işık Kaynağı (CLS) da bu noktada yardımcı oluyor.
Tesla Kanada ve Doğa Bilimleri ve Mühendislik Araştırma Konseyi (NSERC) tarafından finanse edilen Dalhousie Üniversitesi araştırmacıları, CLS'deki ultra parlak senkrotron ışığı altında biri normal elektrotlu diğeri tek kristal elektrotlu iki tür lityum-iyon pil üzerinde çalıştı.
CLS'de kıdemli bilim insanı olan Toby Bond bir basın açıklamasında, "Sinkrotronda bu tür bir ölçüm yapmanın en güzel yanı, hücreyi parçalara ayırmak zorunda kalmadan mikroskobik düzeyde bakabilmemizdir" dedi.
Normal bir pilin içinde lityum, elektrot malzemesinin atomlarını genişlemeye ve büzülmeye zorlayarak mikroskobik çatlamalara yol açar. Bond, "Sonunda, o kadar çok çatlak oluştu ki, elektrot esasen toz haline geldi" diye ekledi.
Ancak, tek kristal elektrotlu pil böyle bir işaret göstermedi. Bunun yerine, araştırmacılar yeni bir hücre ile altı yıllık bir hücreyi birbirinden ayırt edemedi. Araştırmacılar iki batarya elektrodu arasındaki çarpıcı farkı malzemelerinin şekline ve davranışına bağladılar. Normal bir pilin elektrodu, insan saçından yaklaşık 50 kat daha ince parçacıklardan oluşur. Ancak bu parçacıklar da çok daha küçük kristallerden oluşuyor ve bir kartopundaki kar taneleri gibi bir arada tutuluyor.
Öte yandan, tek kristal elektrot büyük bir buz küpü gibidir ve stres ve gerilmeye karşı çok daha dayanıklıdır. Araştırmacılar, bataryaların otomobilin diğer bileşenlerinden daha uzun ömürlü olacağı ve artık sınırlayıcı faktör olmayacağı kritik noktaya ulaştığımızdan eminler.
Bond basın açıklamasında, "Bu araçların mümkün olduğunca uzun süre dayanmasına gerçekten ihtiyacımız var, çünkü onları ne kadar uzun süre kullanırsanız, karbon ayak izi üzerindeki iyileştirmesi o kadar iyi olur" dedi. Bu tür bataryalar ticari olarak da üretiliyor ve önümüzdeki yıllarda piyasaya çıkması bekleniyor.
Araştırma bulguları Journal of The Electrochemical Society dergisinde yayımlandı.
