Mola vermek yalnızca günlük yaşamda değil, aynı zamanda lityum iyon pilleri hızlı bir şekilde şarj ederken de genellikle iyi bir fikirdir. Şarj işleminin belirli noktalarında birkaç dakikalık duraklamalar, kapasite kayıplarının azaltılmasına ve pil ömrünün artırılmasına yardımcı olur. En azından Londra Queen Mary Üniversitesi’nden Xuekun Lu liderliğindeki uluslararası bir ekibin Nature Communications dergisinde bildirdiği şey bu.
Duyuru
Yeni bulgular, iyi bilinen bir sorunun kontrol altında tutulmasına yardımcı olmayı amaçlıyor: Grafit negatif elektrot üzerinde sıklıkla bir metalik lityum tabakası oluşur; bu tabakanın gözeneklerinde lityum iyonları aslında yalnızca hızlı şarj sırasında depolanmalıdır. dallanmış yapılar (dendritler adı verilen) oluşturacak şekilde büyümeye devam eder. Lityum metali elektrotun aktif yüzeyini bloke ederek pil kapasitesini ve ömrünü azaltır. Ayrıca dendritlerin karşı elektroda ulaşması durumunda tehlikeli kısa devreler ve yangınlar meydana gelebilir.
Akıllı kırılmalar sayesinde daha az metal
Londralı araştırmacılar artık hızlı şarjla ilgili fizikokimyasal süreçleri dikkatle incelediler. Bu amaçla ilk kez ışık mikroskobu ile birlikte 3 boyutlu bir modelle çalıştılar ve farklı şarj akımları ve kesintilerle şarj süreçlerini gerçek zamanlı olarak gözlemlediler ve anlattılar. Yeni model, lityum iyonlarının elektrotta eşit şekilde dağılmadığı, belirli yerlerde biriktiği gerçeğini dikkate alıyor. Lu, “Pilin öncü 3D modelinin yardımıyla, lityum metal birikiminin ne zaman ve nerede başladığını ve katmanın ne kadar hızlı büyüdüğünü yakalayabiliyoruz” diyor.
Araştırmacılar, belirli zamanlarda şarj işlemini birkaç dakikalığına kesintiye uğratmanın faydalı olduğunu buldu. Bu, pil sıvısıyla doğrudan temas halinde olan harici elektrotun, lityum metalik katman oluşmadan hemen önce neredeyse tamamen lityum iyonlarıyla kaplandığı anlamına gelir. Eğer şarj işlemi bu sırada durursa, lityum iyonlarının elektrotun iç kısmına daha fazla nüfuz etmesi ve yüzeyi yeniden daha fazla lityum iyonundan temizlemesi için zamanının olduğu görülüyor.
Lu’ya göre bu bilgi, ne zaman ve ne kadar akımın akması gerektiğini kontrol eden hızlı şarj lityum iyon pillere yönelik protokolleri optimize etmek için kullanılabilir. Araştırmacı, “Bu, gelecekteki elektrikli otomobillerin geliştirilmesinde büyük bir etkiye sahip olabilecek önemli bir atılımdır” diye inanıyor.
Fraunhofer Pil Hücresi Araştırma Tesisi FFB’de araştırma görevlisi olan Robin Drees, çalışmanın değerli bir katkıyı temsil ettiğine inanıyor. “Şarj kesintilerinin yardımcı olduğu keşfi yeni değil ve darbeli hızlı şarj sürecinde bugün zaten kullanılıyor. Ancak hangi noktada en iyi etkiye sahip oldukları tam olarak anlaşılamadı ve araştırmacılar, yaptıkları çalışmayla bunu açıklığa kavuşturmayı başardılar.” Ancak şu ana kadar bunlar yalnızca laboratuvar sonuçları ve bunların örneğin büyük bir arabanın aküsüne uygulanıp uygulanamayacağı henüz kanıtlanmayı bekliyor.
(bsc)
Haberin Sonu
Duyuru
Yeni bulgular, iyi bilinen bir sorunun kontrol altında tutulmasına yardımcı olmayı amaçlıyor: Grafit negatif elektrot üzerinde sıklıkla bir metalik lityum tabakası oluşur; bu tabakanın gözeneklerinde lityum iyonları aslında yalnızca hızlı şarj sırasında depolanmalıdır. dallanmış yapılar (dendritler adı verilen) oluşturacak şekilde büyümeye devam eder. Lityum metali elektrotun aktif yüzeyini bloke ederek pil kapasitesini ve ömrünü azaltır. Ayrıca dendritlerin karşı elektroda ulaşması durumunda tehlikeli kısa devreler ve yangınlar meydana gelebilir.
Akıllı kırılmalar sayesinde daha az metal
Londralı araştırmacılar artık hızlı şarjla ilgili fizikokimyasal süreçleri dikkatle incelediler. Bu amaçla ilk kez ışık mikroskobu ile birlikte 3 boyutlu bir modelle çalıştılar ve farklı şarj akımları ve kesintilerle şarj süreçlerini gerçek zamanlı olarak gözlemlediler ve anlattılar. Yeni model, lityum iyonlarının elektrotta eşit şekilde dağılmadığı, belirli yerlerde biriktiği gerçeğini dikkate alıyor. Lu, “Pilin öncü 3D modelinin yardımıyla, lityum metal birikiminin ne zaman ve nerede başladığını ve katmanın ne kadar hızlı büyüdüğünü yakalayabiliyoruz” diyor.
Araştırmacılar, belirli zamanlarda şarj işlemini birkaç dakikalığına kesintiye uğratmanın faydalı olduğunu buldu. Bu, pil sıvısıyla doğrudan temas halinde olan harici elektrotun, lityum metalik katman oluşmadan hemen önce neredeyse tamamen lityum iyonlarıyla kaplandığı anlamına gelir. Eğer şarj işlemi bu sırada durursa, lityum iyonlarının elektrotun iç kısmına daha fazla nüfuz etmesi ve yüzeyi yeniden daha fazla lityum iyonundan temizlemesi için zamanının olduğu görülüyor.
Lu’ya göre bu bilgi, ne zaman ve ne kadar akımın akması gerektiğini kontrol eden hızlı şarj lityum iyon pillere yönelik protokolleri optimize etmek için kullanılabilir. Araştırmacı, “Bu, gelecekteki elektrikli otomobillerin geliştirilmesinde büyük bir etkiye sahip olabilecek önemli bir atılımdır” diye inanıyor.
Fraunhofer Pil Hücresi Araştırma Tesisi FFB’de araştırma görevlisi olan Robin Drees, çalışmanın değerli bir katkıyı temsil ettiğine inanıyor. “Şarj kesintilerinin yardımcı olduğu keşfi yeni değil ve darbeli hızlı şarj sürecinde bugün zaten kullanılıyor. Ancak hangi noktada en iyi etkiye sahip oldukları tam olarak anlaşılamadı ve araştırmacılar, yaptıkları çalışmayla bunu açıklığa kavuşturmayı başardılar.” Ancak şu ana kadar bunlar yalnızca laboratuvar sonuçları ve bunların örneğin büyük bir arabanın aküsüne uygulanıp uygulanamayacağı henüz kanıtlanmayı bekliyor.
(bsc)
Haberin Sonu