Lityum İyon Pillerde Yüksek Güvenilirlik İmkanı

Her alanda görülen Li-ion pillerinin daha güvenli kullanımı ve verimini arttırma yönünde çalışmalar günden güne devam etmektedir. Washington Üniversitesi yaptığı çalışma ile güvenirliği ve kararlılığı artırmanın yolunu buldu. Detaylar yazımızın devamında.

A- A+

08.03.2021 tarihli yazı 5689 kez okunmuştur.

Pil Lityum İyon Pil Verimlilik Batarya Elektrikli Araçlar Güvenilirlik

Lityum iyon pil (Li-ion), yeniden doldurabilen ve çoğunlukla elektrikli araçlarda kullanılan pil çeşitlerinden biridir. Boyutlarına ve ağırlığına göre verebildikleri yüksek enerji, bu pil çeşidini oldukça verimli kılmaktadır. Li-ion pillerde kullanım yapılmayan zamanlarda enerji kaybı yavaş olarak gerçekleşir. Yüksek verimlilik göstermesi nedeniyle oldukça yaygın bir kullanım alanına sahiptir. Küçük ve taşınabilir olmaları bu pil çeşidini avantajlı kılsa da ömrünün üretim tarihinden itibaren başlaması olumsuz özelliklerindendir. Yaklaşık her alanda görülen Li-ion pillerinin daha güvenli kullanımı ve verimini arttırma yönünde çalışmalar günden güne devam etmektedir. Bu çalışmalardan en yenisi Washington Üniversites'nden geldi.

►İlginizi çekebilir: Lityum İyon Bataryaları ve 2020 Yılındaki Gelişmeleri

Araştırmacılar, yapmış olduğu deneyde lityum iyon pillerin elektrot parçacıklarının hareketi izlendi. Bu deney sırasında görüntü analizi yöntemi kullanıldı. Bu yöntem sayesinde herhangi bir noktadaki gerçek akım yoğunluğu hesaplanmış oldu. Deney sonucuna göre bireysel parçacıkların kapasitesinin kararlı pil için bir anlam ifade etmediği ortaya kondu. Asıl önemli olanın parçacıkların yükünü paylaşması olduğu tespit edildi. Araştırmacıların yapmış olduğu açıklamaya göre parçacıkların reaksiyona katılmasının arttırılması gerekiyor. Böylece bölgesel akım yoğunluğu azaltılıp tehlikeli sıcak noktaların oluşması engellenebilecek. Bu da lityum iyon pilin daha yüksek verimde ve güvenlikte çalışması anlamına gelecek.

►İlginizi çekebilir: Lityum İyon Pillerin Kapasitesi Artırılabilir

Deneyler sırasında Li-ion pillerde kullanılan standart anot malzemesi olan grafit kullanıldı. Grafit kullanımı, elektrotlardaki yüklerin hareketini tespit etmede büyük ölçüde yarar sağladı. Grafitin sahip olduğu kristal yapı sayesinde pilde bulunan lityum iyonları var olan boşluklara yayılıyor. Bu yayılım katı hal faz dönüşümü adı verilen malzemelerin kristal yapısındaki dönüşümleri tetikliyor. Böylece lityum iyonu bakımından gittikçe zenginleşen grafitin indüklenmiş fazları zamanla değişime uğrayacaktır. Değişim sırasında grafitin rengi koyu griden maviye, kırmızıya ve son olarak da altın rengine dönüşür. Bu değişim lityum iyonu barındırma düzeyine göre gerçekleşir.

Deney sırasında elektrotlar şarj edilerek renk durumu test edildi. Gözlem sonucuna göre çok büyük bir alan gri kalırken birkaç bölge renk değişimine uğradı. Elde edilen binlerce görüntü analizine göre gri alanlardaki akım yoğunluğu sıfıra eşitti. Burada bahsi geçen akım yoğunluğu, belirli bir alandaki birim zamanda biriken yükün ölçüsünü temsil etmektedir. Araştırma ile beraber pildeki bölgesel ve görünür akım yoğunluğu gibi kavramlar da ortaya atıldı. Görünür akım yoğunluğu, elektrotun tüm alanı üzerindeki toplam ortalama akım manasına gelmektedir. Bu çalışma ile güvenli bir pil yapımının önü büyük ölçüde açıldı. Ama araştırmacıların belirttiğine göre pilin içinde gerçekleşen olaylar ve neleri tetiklediğinin anlaşılması deneyin bir sonraki önemli kısmını oluşturuyor.

Kaynak:

►techxplore.com