Lityum Metal Pillerde Kullanılan Seramik Bazlı Esnek Elektrolit Levhalar İçin Basit Bir Yöntem Geliştirildi

 Lityum Metal Pillerde Kullanılan Seramik Bazlı Esnek Elektrolit Levhalar İçin Basit Bir Yöntem Geliştirildi

Yakın gelecekte, esnek LLZO elektrolit tabakasına sahip lityum metal piller, son teknoloji ürünü elektrikli araçlarda kullanılabilir. (Görsel: Tokyo Metropolitan Üniversitesi)

Tokyo Metropolitan Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, lityum metal pillere seramik bazlı esnek elektrolit levhalar yapmak için yeni bir yöntem geliştirdiler.

Granat tipi bir seramik, bir polimer bağlayıcı ve bir iyonik sıvıyı birleştirerek, yarı katı halde bir elektrolit ürettiler. Sentez, mevcut yüksek sıcaklıklı (>1000°C) işlemlerinden önemli ölçüde daha az enerji gerektiren oda sıcaklığında gerçekleştirildi. Çok çeşitli sıcaklıklarda çalışabilir, bu da elektrikli araçlarda kullanılan piller için umut verici bir elektrolit olduğunu gösterir.

Fosil yakıtlar, elektrik de dahil olmak üzere dünyanın enerji ihtiyacının çoğunu karşılar. Ancak fosil yakıtlar tükeniyor ve onları yakmak da karbondioksit ve toksik azot oksitleri gibi diğer zararlı gazların atmosfere doğrudan yayılmasına yol açıyor. Temiz yenilenebilir enerji kaynaklarına geçmek için küresel bir talep var. Ancak rüzgar ve güneş enerjisi gibi büyük yenilenebilir enerji kaynakları genellikle aralıklıdır – rüzgar her zaman esmez ve güneş gece parlamaz. Bu nedenle, yenilenebilir, aralıklı kaynakları daha etkin kullanmak için gelişmiş enerji depolama sistemleri gerekmektedir. Lityum iyon piller, modern toplum üzerinde derin bir etkiye sahipti, 1991 yılında Sony tarafından ticarileştirilmelerinden bu yana kablosuz elektrikli süpürgeler gibi çok çeşitli portatif elektronik cihazlara güç vermektedir. Ancak bu pilleri elektrikli araçlarda kullanmak, son teknoloji Li-ion teknolojisinin kapasitesinde ve güvenliğinde önemli bir iyileştirme gerektirir.

Bu, lityum metal akülerde araştırma ilgisinin yeniden doğmasına yol açtı: Lityum metal anotlar, şu anda ticari kullanımdaki grafit anotlardan çok daha yüksek kapasiteye sahiptir. Lityum metal anotlarla ilgili hala teknolojik engeller var. Sıvı bazlı pillerde, örneğin, lityum dendritleri (veya kolları) büyüyerek pili kısa devre yaptırabilir, hatta yangın ve patlamalara neden olabilir.

 

 

Katı hal inorganik elektrolitleri burada devreye girer: önemli ölçüde daha güvenlidirler ve LLZO olarak da bilinen garnet tipi (yapı tipi) seramik Li7La3Zr2O12, yüksek iyonik iletkenliği ve Lityum metali ile uyumluluğu nedeniyle umut verici bir katı hal elektrolit malzemesi olarak kabul edilmektedir. Bununla birlikte, yüksek yoğunluklu LLZO elektrolitlerinin üretilmesi için, 1200°C gibi yüksek bir sinterleme sıcaklığı gereklidir. Bu hem enerji konusunda verimsizdir hem de vakit alan bir uygulamadır ve LLZO elektrolitlerinin büyük ölçekli üretimini zorlaştırmaktadır.

Böylece, Tokyo Metropolitan Üniversitesi’nden Profesör Kiyoshi Kanamura liderliğindeki bir ekip, oda sıcaklığında yapılabilecek esnek bir kompozit LLZO sac elektroliti geliştirmek için yola çıktı. Sentez basit ve endüstriyel üretim için uygundur: tüm süreç, yüksek sıcaklıkta sinterlemeye gerek kalmadan oda sıcaklığında gerçekleştirilir.

 

Görsel: Tokyo Metropolitan Üniversitesi

Zorlukların devam etmesine rağmen, ekip esnek kompozit tabakanın geniş bir sıcaklık aralığında mekanik sağlamlığının ve çalışabilirliğinin onu Li-metal piller için umut verici bir elektrolit haline getirdiğini söylüyor. Bu yeni sentez yönteminin basitliği, piyasada düşündüğümüzden daha yüksek kapasiteli lityum metal pilleri göreceğimiz anlamına gelebilir.

 

Kaynaklar ve ileri okuma için:

Ecenur Can

İlginizi Çekebilir

Cevap yaz

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir