ALTIN 485,38
DOLAR 8,3413
EURO 9,9252
BIST 1.400
Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 36 °C
Sıcak

Lityum İyon Pillerin Uzun Ömürlü Tasarlanması

17.05.2020
141
Lityum İyon Pillerin Uzun Ömürlü Tasarlanması

Katot Malzemeler: Nanofiberlere kükürt katılması, yüksek enerjili pillerin tekrar tekrar şarj edilmesine yardımcı olabilir.

Lityum İyon Pillerin Uzun Ömürlü Tasarlanması 1

Lityum iyon piller için yeni bir elektrot tasarımı, günümüzün taşınabilir elektronik cihazlarındakinden iki kat daha fazla enerji depolar. Boşaldığında ve şarj edildiğinde de bozulmaz ( Nano Lett., DOI: 10.1021 / nl2027684 ).

Tasarım, pil üreticilerinin gelecek vaat eden bir teknolojinin pazara ulaşmasını engelleyen sorunların üstesinden gelmesine yardımcı olabilir.

Lityum iyon pillerin depolama kapasitesi arttıkça, elektrikli arabalar ve akıllı telefonlar şarj edilmelerine gerek kalmadan daha uzun süre çalışırlar. Ancak araştırmacılar, tekrar tekrar şarj edilebilecek yüksek enerjili piller yapmakta zorlandılar. Anahtar, büyük miktarda enerji depolayabilen ve pilin ömrü boyunca bozulmayan elektrotlar tasarlamaktır. Araştırmacılar ticari olarak uygulanabilir, yüksek enerjili anotlar yaptılar, ancak katot büyük bir zorluk olarak kaldı, diyor Stanford Üniversitesi malzeme bilimi ve mühendisliği profesörü Yi Cui.

En umut verici katot malzemelerinden biri, çok fazla enerji depolayabilen, bol ve toksik olmayan kükürtdür, diyor Cui. Ancak on beş yıllık çalışmaya rağmen, kükürt katotları kullanan lityum-iyon pillerin ticari başarısı sınırlı olmuştur. Örneğin, Sion Power bu pilleri uzun mesafeli insansız uçaklara güç vermek gibi kullanımlar için orduya satıyor. Ancak kükürt katotlu lityum iyon piller sadece yaklaşık 50 kez şarj edilebildiğinden, Cui tüketicilere ulaşmadıklarını söylüyor.

Cui’nin sorunu, katottaki yapısal ve kimyasal kararsızlığın pillerin arızalanmasına neden olduğu yönündedir. Piller boşaldıkça ve şarj olurken, kükürt pilin elektrolit çözeltisinden lityum saldığı için katot genişler ve büzülür. Bu fiziksel stres katodun çatlamasına neden olur. Ayrıca katodun kükürt, katottan aktif materyali alarak elektrolite dönüşen lityum polisülfürleri üretmek için reaksiyona girer. Polisülfitler ayrıca anoda girip reaksiyona girerek ona zarar verebilir.

Cui ve meslektaşları, katodun kükürtünü içermeleri gerektiğini fark ettiler. Bunu yapmak için Cui’nin grubu karbon-nanofiber demetleri inşa etti ve neredeyse kükürt ile zirveye doldurdu.

Araştırmacılar, yaklaşık 200 nm çapında 60 um derinliğindeki deliklerle dolu bir alüminyum oksit zar üzerinde karbon nanofiberleri büyüten bir şablonlama tekniği kullandılar. Daha sonra şablonu kazmadan önce nanotüp demetlerini kükürt ile doldurdular.

Şarj sırasında Cui’nin katodundaki kükürt, liflerin içindeki boş alana genişleyebilir. Karbon tüpler ayrıca sülfürün pilin lityumuyla reaksiyona girmesini önler: Elektrolite çok az miktarda sülfür maruz bırakırlar. Günümüzün taşınabilir elektronik cihazlarındaki lityum iyon pillerle karşılaştırıldığında, yeni kükürt elektrotlu piller iki kat daha fazla enerji depolar. Araştırmacılar, bu depolama kapasitesinin 150 şarj döngüsünden sonra sabit kaldığını bildirdi.

Waterloo Üniversitesi kimya profesörü Linda Nazar, tasarımın ardındaki ilkelerin umut verici olduğunu ancak üretim yönteminin üreticiler için pratik olmayabileceğini söylüyor.

Bununla birlikte, Stanford grubu, yüksek enerjili silikon anotları üreten bir başlangıç ​​şirketi olan Amprius ile her iki elektrot tipinde bir pil üretme konusunda görüşmelerde bulunuyor. Şirketi birlikte kuran Cui, böyle bir pilin piyasadakilerden dört kat daha fazla enerji depolayabileceğini söylüyor.

Lityum İyon Pillerin Uzun Ömürlü Tasarlanması 2

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.