Alüminyum malzemeler daha güvenli, daha ucuz ve daha güçlü piller için umut verici performans gösteriyor
İyi bir pilin iki şeye ihtiyacı vardır: cihazlara güç sağlamak için yüksek enerji yoğunluğu; ve stabilite sayesinde binlerce kez güvenli ve güvenilir bir şekilde yeniden şarj edilebilir. Geçtiğimiz otuz yılda, lityum iyon piller üstünlüğünü sürdürerek akıllı telefonlarda, dizüstü bilgisayarlarda ve elektrikli araçlarda performanslarını kanıtladılar.
Ancak pil araştırmacıları lityum iyonun sınırlarına yaklaşmaya başladı. Yeni nesil uzun menzilli araçlar ve elektrikli uçaklar piyasaya çıkmaya başladıkça, lityum iyondan daha iyi performans gösterebilecek daha güvenli, daha ucuz ve daha güçlü pil sistemleri arayışı da artıyor.
Araştırma ekibinden oluşan bir ekip, Gürcistan Teknoloji EnstitüsüMühendis Matthew McDowell liderliğindeki şirket, daha yüksek enerji yoğunluğuna ve daha fazla stabiliteye sahip piller oluşturmak için alüminyum folyo kullanıyor. Takımın yeni batarya sistemi, ayrıntılı olarak Doğa İletişimiBu, elektrikli araçların tek şarjla daha uzun süre çalışmasını sağlayabilir, üretimi daha ucuz olabilir ve aynı zamanda çevre üzerinde olumlu bir etkiye sahip olabilir.
“Alüminyum anodumuzun faydalarından biri performans iyileştirmelerine olanak sağlaması ve çok uygun maliyetli olabilmesidir”
-McDowell
Bu çalışma kısmen Ulusal Nanoteknoloji Koordineli Altyapının bir üyesi olan Georgia Tech Elektronik ve Nanoteknoloji Enstitüsü’nde gerçekleştirildi. ABD Ulusal Bilim Vakfı.
McDowell, “Her zaman elektrikli araçların şarjla daha uzun mesafeler kat etmesini sağlayacak daha yüksek enerji yoğunluğuna sahip piller arıyoruz” dedi. “Alüminyumu pil malzemesi olarak kullanabiliriz çünkü uygun maliyetlidir, yüksek oranda geri dönüştürülebilirdir ve işlenmesi kolaydır.”
Geleneksel bir lityum iyon pilde kullanıldığında alüminyum, lityum malzemenin içine girip çıkarken genleşme ve büzülme nedeniyle birkaç şarj-deşarj döngüsü içinde kırılır ve arızalanır. Geliştiriciler, alüminyumun uygun bir pil malzemesi olmadığı sonucuna vardı ve bu fikir büyük ölçüde terk edildi.
Artık katı hal piller de devreye girdi. Lityum iyon piller yangına yol açabilecek yanıcı bir sıvı içerirken, katı hal piller yanıcı olmayan ve dolayısıyla muhtemelen daha güvenli olan katı bir malzeme içerir. Katı hal pilleri aynı zamanda yeni yüksek performanslı aktif malzemelerin entegrasyonunu da sağlar.
Araştırmacılar, belirli “mikro yapılara” veya farklı malzemelerden oluşan düzenlemelere sahip folyolar oluşturmak için alüminyuma küçük miktarlarda başka malzemeler eklediler. Mühendisler, pillerde nasıl davranacaklarını anlamak için 100’den fazla farklı malzemeyi test etti.
Alüminyum anot, geleneksel anot malzemelerine göre daha fazla lityum ve dolayısıyla daha fazla enerji depolayabilir. Sonunda araştırmacılar, potansiyel olarak lityum iyon pillerden daha iyi performans gösterebilecek yüksek enerji yoğunluğuna sahip piller yarattılar.
McDowell, “Alüminyum anotumuzun faydalarından biri, performans iyileştirmelerine olanak sağlaması ve çok uygun maliyetli olabilmesidir” dedi. “Folyolu doğrudan pil bileşeni olarak kullandığımızda, normalde pil malzemesi üretmek için gereken üretim adımlarının çoğunu ortadan kaldırıyoruz.”
Kısa menzilli elektrikli uçaklar çeşitli şirketler tarafından geliştirilmektedir ancak sınırlayıcı faktör pillerdir. Günümüzün pilleri, uçakların 150 milden daha uzak mesafelere uçmasını sağlayacak kadar enerji taşımıyor. Yeni pil kimyalarına ihtiyaç var ve ekibin alüminyum anot pilleri daha güçlü pil teknolojilerinin kapısını açabilir.