Lityum-iyon pillerden daha yüksek enerji yoğunluklarına ulaşabilecek bir dizi elektrokimyasal sistem üzerinde dünya çapında çalışmalar devam ediyor. Bunlar, lityum kükürt bazlı katı hal pillerini içerir. Teorik olarak, lityum iyon piller kilogram başına yaklaşık 2600 watt-saat (Wh/kg) gravimetrik enerji yoğunluğuna ulaşabilir. Şimdiye kadar, prototipler laboratuvarda yaklaşık 350 Wh/kg’a ulaştı, bu da lityum iyon pillerin yaklaşık iki katı. Ancak, kısa yükleme süreleri ve güvenilir uzun vadeli kararlılık hala eksik. Helmholtz-Zentrum Berlin’den (HBZ) Robert Bradbury liderliğindeki araştırmacılar, nötronların yardımıyla artık lityum-kükürt pillerdeki bazı zayıflıkların nedenini buldular.
Analizleri için Bradbury ve meslektaşları, lityum iyonlarının anot ve katot arasındaki taşınmasına daha yakından bakmak için özel bir hücre inşa ettiler. Test hücrelerini lityuma duyarlı nötronlara maruz bıraktılar. Radyografi ve nötron tomografisi, lityum iyonlarının pil katodunda nasıl yayıldığını ortaya çıkardı. Bu işlem şaşırtıcı derecede yavaştı ve bu nedenle pil performansını sınırlıyordu. Ayrıca lityum, yeniden şarj etme sırasında pantografın yakınında yoğunlaştı. Bradbury, “Bu, şarj sırasında lityumun yalnızca bir kısmı pile geri taşındığından, kapasitenin düşmesine neden oluyor” diyor.
Lityum kükürt pillerin zayıf yönleri
Bu nedenle bu ölçümler, lityum kükürt pillerinde daha önce gözden kaçan zayıflıkları ortaya çıkardı. Lityumun gözlenen homojen olmayan dağılımı da model hesaplamaları ile anlaşılabilmektedir. Buna dayanarak, lityum kükürt pil geliştiricileri artık özellikle pil içinde daha hızlı iyon taşınması için iyileştirmeler üzerinde çalışabilirler.
Katottaki nötron zayıflamasındaki değişiklik, lityumun nerede biriktiğini gösterir: deşarj sırasında üst, şarj sırasında alt. Anlamı ne0 katı elektrolit için sınırdır, iMaksimum katot ve akım toplayıcı arasındaki sınırdır.
(İmaj kredisi: HZB)
Lityum kükürt pillerin elektrikli araçlara 1.000 kilometre veya daha fazla menzil sağlayacak kadar iyi ve ucuz olup olmayacağı ve ne zaman olacağı henüz belli değil. Ne de olsa, Berlin’deki start-up Theion, bu yıl için küçük seriler halinde üretilecek olan sözde lityum-kükürt bazlı “kristal pillerin” ilk örneklerini duyurdu. Çeşitli araştırma gruplarından temsilciler, Temmuz ayı başında Dresden’de düzenlenecek 10. Lityum-Kükürt Pil Çalıştayında daha fazla ilerlemeyi tartışacaklar. Yakın zamanda yayınlanan nötron ölçümlerinin de burada yoğun bir şekilde tartışılması pek olası değil.
(jle)
Haberin Sonu
Analizleri için Bradbury ve meslektaşları, lityum iyonlarının anot ve katot arasındaki taşınmasına daha yakından bakmak için özel bir hücre inşa ettiler. Test hücrelerini lityuma duyarlı nötronlara maruz bıraktılar. Radyografi ve nötron tomografisi, lityum iyonlarının pil katodunda nasıl yayıldığını ortaya çıkardı. Bu işlem şaşırtıcı derecede yavaştı ve bu nedenle pil performansını sınırlıyordu. Ayrıca lityum, yeniden şarj etme sırasında pantografın yakınında yoğunlaştı. Bradbury, “Bu, şarj sırasında lityumun yalnızca bir kısmı pile geri taşındığından, kapasitenin düşmesine neden oluyor” diyor.
Lityum kükürt pillerin zayıf yönleri
Bu nedenle bu ölçümler, lityum kükürt pillerinde daha önce gözden kaçan zayıflıkları ortaya çıkardı. Lityumun gözlenen homojen olmayan dağılımı da model hesaplamaları ile anlaşılabilmektedir. Buna dayanarak, lityum kükürt pil geliştiricileri artık özellikle pil içinde daha hızlı iyon taşınması için iyileştirmeler üzerinde çalışabilirler.
Katottaki nötron zayıflamasındaki değişiklik, lityumun nerede biriktiğini gösterir: deşarj sırasında üst, şarj sırasında alt. Anlamı ne0 katı elektrolit için sınırdır, iMaksimum katot ve akım toplayıcı arasındaki sınırdır.
(İmaj kredisi: HZB)
Lityum kükürt pillerin elektrikli araçlara 1.000 kilometre veya daha fazla menzil sağlayacak kadar iyi ve ucuz olup olmayacağı ve ne zaman olacağı henüz belli değil. Ne de olsa, Berlin’deki start-up Theion, bu yıl için küçük seriler halinde üretilecek olan sözde lityum-kükürt bazlı “kristal pillerin” ilk örneklerini duyurdu. Çeşitli araştırma gruplarından temsilciler, Temmuz ayı başında Dresden’de düzenlenecek 10. Lityum-Kükürt Pil Çalıştayında daha fazla ilerlemeyi tartışacaklar. Yakın zamanda yayınlanan nötron ölçümlerinin de burada yoğun bir şekilde tartışılması pek olası değil.
(jle)
Haberin Sonu