Chalmers Teknoloji Üniversitesi’nden bir araştırma ekibi, X-ışını tomografik mikroskop kullanarak lityum metal pillerinin gerçek zamanlı 3D görüntülerini elde ederek şarj ve deşarj süreçlerinde nasıl davrandıklarını inceledi. Bu çalışma gelecekte otomobillerimiz ve cihazlarımız için daha yüksek kapasiteli ve güvenli bataryaların geliştirilmesine katkı sağlayabilir.
Chalmers Fizik Bölümü Profesörü Aleksandar Matic, “Bu yöntem sayesinde lityum metal pillerin iç işleyişini ve hangi parametrelerin etkilediğini daha iyi anlayabiliriz. Bu da gelecekte lityum metal pillerinin optimize edilmesine yardımcı olabilir.” diyor.
Grafit yerine lityum metal anot kullanılmasıyla pil hücreleri daha hafif olacak ve yüksek kapasiteli katot malzemeleri kullanılarak enerji yoğunluğu üç ila beş kat artırılabilecek. Ancak lityum metal pillerin önemli bir sorunu dendritlerin oluşmasıdır. Bu yapılar, pili şarj edildiğinde veya deşarj edildiğinde oluşur ve kısa devrelere neden olabilir. Bu nedenle, dendritlerin ne zaman, nasıl ve neden oluştuğunu anlamak çok önemlidir.
Chalmers araştırmacısı Sadd, “Bu teknolojiyi yeni nesil pillerde kullanabilmek için bir hücrenin akım yoğunluğu, elektrolit seçimi ve döngü sayısı gibi faktörlerden nasıl etkilendiğini görmemiz gerekiyor. Şimdi bunu gözlemleyebileceğimiz teknolojik bir cihazımız var.” şeklinde konuşuyor.
Lityum metal piller, daha yüksek kapasite ve güvenlik sağlayacak şekilde optimize edilirse, gelecekte otomobillerimiz ve cihazlarımız için daha iyi bir enerji kaynağı olabilirler. Chalmers Teknoloji Üniversitesi’nin bu çalışması, lityum metal pillerin geliştirilmesine önemli bir katkı sağlayabilir.
İsviçre’nin Zürih kentindeki Swiss Light Source’da gerçekleştirilen bir deneyde, araştırmacılar çalışan bir hücrede lityum mikro yapılarının oluşumunu gerçek zamanlı ve 3 boyutlu olarak inceleyerek büyük bir başarı elde ettiler. Bu yöntem, lityum metal pillerini daha güvenli hale getirmek ve büyük ölçekte kullanmak için önemli bir adım olarak kabul ediliyor.
Deneyde kullanılan X-ışını tomografik mikroskobu, lityumun ne zaman bırakıldığını anlık olarak gözlemlemeye olanak sağladı. Bu, pek çok araştırmacının çalışan bir hücrede lityum metali incelemek istediği ancak başaramadığı bir konudur. Araştırmacılar, lityumun devasa iğneler gibi büyük yapılar yarattığını gözlemleyerek büyülenmiş hissettiler.
Bir sonraki adım, bu yöntemi geliştirerek daha ayrıntılı mikro yapıları görmek ve daha yüksek çözünürlükte daha hızlı ölçümler yapmaktır. Bu, lityum metal pillerinin güvenliğini ve büyük ölçekte kullanımını sağlamak için kritik bir parçadır. Araştırmacılar, İsveç MAX IV Laboratuvarı’nda diğer pil konseptlerini de X-ışını tomografik mikroskobuyla gözlemlemeyi planlamaktadırlar.
Lityum metal pilleri, gelecekteki prototipleri için pek çok araştırma ekibi ve şirket tarafından incelenmektedir. Bu keşif, pillerin iç işleyişini gerçek zamanlı olarak gözlemleme imkanı sunarak bu araştırmalara büyük bir ivme kazandıracaktır.
DAHA FAZLASI İÇİN : 3D battery imaging reveals the secret real-time life of lithium metal cells
