Lityum-İyon Pillerin Performansı Manyetik Alanla Artacak

MIT araştırmacıları lityum iyon bataryaların elektrot materyallerinin üretim tekniğinde sıradan elektrotlar için üç kat daha yüksek bir alan kapasitesi sağlayan yeni bir yaklaşım geliştirdi. Ayrıntılar haberimizde.

A- A+

28.07.2016 tarihli yazı 15317 kez okunmuştur.

MIT araştırmacıları lityum iyon pillerin performansını artıracak yeni bir yöntem geliştirdi. Bu yöntemle normal lityum iyon pillerde bulunan sıradan elektrotlar kullanılarak yapılan ölçümlerde 4 mAh/cm²'lik bir şarj deşarj oranı varken bu oranın geliştirilen yöntemle elde edilmiş elektrotların kullanıldığı pillerde 12 mAh/cm²'ye çıktığı gözlemlenmiştir. MIT ekibinin geliştirdiği teknik çok daha yüksek kapasite değerleri elde etmek amacıyla harici bir manyetik alan kullanarak elektrot materyalindeki gözeneklerin hizalanmasıyla gerçekleşir. Böylelikle ortaya çıkan lityum iyon pillerin verim yönünden eşsiz özellikleri lityum iyon pilleri elektrikli araçlar için oldukça elverişli hale getiriyor.

►İlginizi Çekebilir: Batarya ve Piller 1. Bölüm | ElektrikPort Akademi

Araştırmacıların bu manyetik alan yaklaşımıyla elde etmeye çalıştıkları özelliklerden biri anizotropi (eşyönsüzlük) oldu. Anizotropi malzemenin fiziksel özelliklerinin bir doğrultuda diğerlerinden farklı davranması anlamına gelmektedir. Bu olaya ağaçlar güzel bir örnektir; ağaçlar bir doğrultuda oldukça sert, sağlam bir yapıya sahiptirler. Araştırma anizotropik yapıyla birlikte gözeneklerin yük taşıma yönünde hizalanmasının yüksek gözenek yoğunluğunun bulunduğu durumlarda hızlı ulaşım sağladığını gösterdi. Bu aynı zamanda kalın elektrot materyallerinin kalınlığına rağmen yüksek hızlı akış ve yüksek kapasiteler sağlayabileceği anlamına gelmektedir. Ne yazık ki günümüzde üretilen lityum iyon piller anizotropik özelliklerden yararlanılacak şekilde tasarlanmamaktadır.

►İlginizi Çekebilir: Batarya Yönetim Sistemi (BMS) Nedir?

Araştırmacıların elektrot malzemesinde elde etmeye çalıştıkları başka bir özellik ise düşük çarpıklıktır. Bu özellik gözeneklerin katlanıp döndürülerek azaltılması anlamına gelmektedir. Eğer elektrot malzemesindeki bu çarpıklık oranı azaltılabilirse elektrot malzemesinin iletkenliği de artırılmış oluyor. Fakat daha büyük kapasiteler elde etmek için elektrot malzemesini kalınlaştırmak bu özelliği olumsuz yönde etkiliyor.

MIT'deki araştırmacıların bulunduğu ekibin bu özellikleri elde etmek için geliştirilen asıl süreç elektrot partikül süspansiyonunda bulunan bir manyetik malzemeyi dağıtmayla başladı. Bu manyetik malzeme daha sonraları gözden çıkarılabilecek bir malzeme oldu fakat bu malzeme gözden çıkarılmadan önce bir anizotropik sıralama oluşturulması amacıyla ortamda oluşabilecek harici manyetik alanları saf dışı bıraktı. Aynı amaca hizmet eden iki farklı gözden çıkarılmış geçici manyetik malzeme test edilirken elektrot malzemesinin içerisindeki gözenek kanallarının sıralı dizilerden oluştuğu gözlemlenmiştir. Manyetik faz yönlendirmesinden sonra çözücü fazlar katı bir elektrot oluşturulması amacıyla buharlaştırılmıştır.

Bu yöntemlerle üretilen lityum kobalt oksit (LCoO2) elektrotlarda sıradan elektrotların kullanılabilir kapasitesinin yaklaşık üç katı elde edildi fakat sıradan lityum iyon bataryalar yeni geliştirilen bataryalara göre daha doğrusal ve sabit akımlı bir deşarj eğrisine sahiptirler. Araştırmacılar hizalanmış gözenek kanallarıyla üretilmiş elektrotların alansal kapasitelerinin sıradan lityum iyon bataryaların kapasitelerinin iki katı olan 8 mAh/cm²'nin de üzerinde olduğunu belirttiler.

MIT ekibi geliştirmekte oldukları manyetik alan hizalama yönteminin daha hızlı, geniş alanlarda ölçeklenebilir ve daha düşük bir maliyetle daha yüksek bir enerji yoğunluğu verme kabiliyetlerine sahip olacağına inanıyor.

Kaynak:

►spectrum