Organik / İnorganik Sülfür Güvenli, Şarj Edilebilir Lityum Piller için Anahtar Olabilir
Sızdıran sülfür asit otomobil pillerinden uzunca bir yol kat etmiş olsakda, modern lityum pillerinin hala eksik tarafları var. Şimdi Penn State mühendislerinden oluşan bir ekip daha verimli, daha ucuz ve daha güvenli olabilecek farklı bir lityum sülfürlü pil türüne sahip.
“Bu metodu bir düğme pil ile gösterdik” diyor makine mühendisliği doçenti, Donghai Wang. “Ama sonunda cep telefonları, dronlar için yeterince büyük ve elektrikli araçlar için daha da büyük olabileceğini düşünüyorum.”
Lityum sülfür pilleri, gelecek nesil şarj edilebilir piller için umut vadeden bir aday olabilir, ancak bu sorunsuz değildir. Lityumda, yükün aktarıldığı verim düşüktür ve lityum piller boşaldığında kaybolmayan, şarj edilirse dendritler -ince dallanmış kristaller- üretmeye meğillidir
Araştırmacılar, hem organosülfidlerden hem de organik polisülfidlerden inorganik lityum tuzları ile tevdi edilmiş, kendiliğinden oluşmuş, esnek bir hibrid katı elektrolit ara faz tabakasını araştırdılar. Araştırmacılar Nature Communications’un bugün (11 Ekim) sayısında organik sülfür bileşiklerinin ara faz katında yumuşatıcılar olarak hareket ettiğini ve katmanın mekanik esnekliğini ve tokluğunu artırdığını bildirdi. Ara faz tabakası lityumun, dendritler büyümeksizin birikmesini sağlar. Coulomb verimliliği, 400 şarj-deşarj döngüsü üzerinde yaklaşık yüzde 99’dur.
Wang, “Lityum-metal pil konusunda bir tür bariyere ihtiyacımız var aksi halde her şeyle reaksiyon gösterir” dedi. Sülfür ucuz olduğundan ve yüksek şarj kapasitesine ve daha yüksek enerji yoğunluğuna sahip bir lityum sülfür pil olması nedeniyle iyi bir seçimdir. Bununla birlikte, bir lityum-sülfürlü batarya, kırılgan ve hacim değişikliklerine tolere edemeyen bir inorganik kaplama oluşturur. İnorganik sülfür arayüzü yüksek enerjiyi sürdüremez. Lityum sülfür bataryasında, elektrolit kurur ve yığın lityum korozyona uğrar. Oluşan lityum dendritler kısa devrelere ve diğer güvenlik risklerine neden olabilir.
Wang, “Potansiyel olarak, geleneksel DC pillerin enerji yoğunluğunu, bu karma organosülfid / organopolysülfid arayüzü ile lityum-sülfürlü pillerle iki katına çıkarabiliriz” dedi.
Ayrıca daha güvenli, daha güvenilir bir pil de oluşturabilirler. Pillerini üretmek için araştırmacılar sülfür içeren polimer katkılı eter bazlı bir elektrolit kullandılar. Pil, sülfürlü bir karbon katot ve bir lityum anot kullanıyor. Elektrolit içindeki organik sülfür, ara safhaları kendileri oluşturur.
Araştırmacılar “1000 döngülü uzun bir çevrim ömrüne ve iyi bir kapasite retansiyonuna sahip lityum-sülfürlü bir pil gösterdiklerini” bildiriyorlar.
Kaynak : phys.org
