Lityum İyon Pillerini Güvenli Hâle Getirmek
Lityum-iyon (Li-iyon) piller, küçük alanlarda yüksek miktarda enerji depolayabilme özellikleri sayesinde akıllı saatlerden elektrikli araçlara kadar birçok şeye güç sağlamak için kullanılmaktadır. Ancak aşırı ısındıklarında alev alma ve hatta patlama eğilimleri vardır. Ancak ACS’nin Nano Letters dergisinde yayınlanan son araştırma bu probleme çözüm olarak; Li-iyon pili çok ısındığında hızla çalışmasını durdurarak ve pili kapatarak yeni bir teknolojiyle olası bir çözüm sunmaktadır.
Birçok pilin kimya temelde aynıdır: Elektronlar, devredeki elektronik bir cihazla pildeki bir elektrot arasında mekik dokur. Ancak Li-iyon pilinde, bu elektrotları ayıran elektrolit sıvısı, aşırı ısındığında buharlaşabilir ve kısa devreye neden olabilir. Bazı durumlarda, kısa devre, bir hücrenin kendisini kontrolsüz bir şekilde ısıttığı bir süreç olan termal kaçağa yol açabilir. Birden fazla Li-iyon pilinin bağlanması, elektrikli araçlarda olduğu gibi, termal kaçak bir üniteden diğerine yayılabilir ve bu da çok büyük bir yangınla sonuçlanabilir. Bunu önlemek için bazı piller, harici havalandırma delikleri, sıcaklık sensörleri veya alev geciktirici elektrolitler gibi arıza emniyetli özelliklere sahiptir. Ancak bu önlemler genellikle ya çok geç devreye girer ya da çalışma performansına zarar verir. Bu nedenle Yapei Wang, Kai Liu ve meslektaşları, risk durumlarında pilin kendini durdurabilen ve aynı zamanda mevcut teknolojilerin yanı sıra çalışabilen bir Li-iyon pil oluşturmak istediler.
Araştırmacılar, elektronları iletebilen ancak aşırı sıcakta yalıtkan olan bir malzeme oluşturmak için iletken bir bakır spreyle kaplanmış, termal olarak duyarlı bir polimer kullandılar. Yaklaşık 197 F’de, polimere programlanmış mikroskobik, 3 boyutlu bir model ortaya çıkardılar, bakır tabakayı parçaladılar ve elektron akışını durdurdular. Bu, hücreyi kalıcı olarak kapatır ve olası bir yangını önler. Ancak bu sıcaklıkta sıradan hücreler çalışmaya devam ettikleri için tekrar ısınınlar ve termal kaçak riskiyle karşı karşıya kalırlar. Yeni polimere sahip pil, normal çalışma sıcaklıklarında; yüksek iletkenlik, düşük direnç ve sıradan bir pil hücresine benzer bir döngü ömrü sağlar. Araştırmacılar, bu teknolojinin performansından ödün verme gereksinimi olmadan Li-iyon pillerinin daha güvenli hale getirebileceğini söylemiştir.
Yazarlar, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı, Tsinghua Üniversitesi& Çin Petrokimya Şirketi Yeşil Kimya Mühendisliği Enstitüsü ve Tsinghua-Foshan İnovasyon Özel Fonu’ndan finanse edilmektedir.
Kaynak : sciencedaily.com
