Yenilenebilir Enerji Uygulamaları için Daha Yüksek Enerji Yoğunluklu Lityum İyon Pillerinin Üretimi
Elektrikli araçlar ve tüketici elektroniği gibi yenilenebilir enerji uygulamaları için yüksek performans güç kaynakları olarak işlev gören lityum iyon pilleri (LIBs), hücre ömürlerinden ödün vermeden yüksek enerji yoğunluğu sağlayan elektrotlar gerektirir.
Vakum Bilim Ve Teknoloji Dergisi A’da, AIP Publishing araştırmacıları, yüksek enerji yoğunluklu LIB katot malzemelerindeki bozulmanın kökenlerini araştırıyor.Bu bozulma mekanizmalarını hafifletmek ve LIB performansını arttırmak için stratejiler geliştiriyorlar.
Araştırmaları,özellikle elektrikli araçlar, rüzgar ve güneş gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının şebeke düzeyinde enerji depolaması gibi birçok yeni uygulama için değerli olabilir.
Yazar Mark Hersam: “LIBs’ deki bozunma mekanizmalarının çoğu, elektrolit ile temas halinde olan elektrot yüzeylerinde meydana gelir.” dedi.
Araştırmacılar, NCA (nikel, kobalt, alüminyum) nanopartiküllerin sentezinden arta kalan hidroksit ve karbonatları tanımlamak ve safsızlıklarını en aza indirmek için bir strateji olarak yüzey kimyasal karakterizasyonunu kullandılar.Bu sayede araştırmacılar öncelikle uygun tavlama ile LIB katot yüzeylerinin hazırlanması gerektiğini fark ettiler.(Katot nanopartiküllerinin, yüzeydeki safsızlıkları uzaklaştırmak için ısıtıldığı ve ince grafen kaplama ile istenen yapıların içine yerleştirildiği bir süreç).
LIB katotlarında formüle edilen grafen kaplı NCA nanopartiküller; düşük iç direnç, yüksek hız performansı, yüksek hacimsel enerji,güç yoğunlukları ve uzun döngü ömürleri dahil olmak üzere üstün elektrokimyasal özellikler gösterdiler. Grafen kaplama ayrıca elektrot yüzeyi ile elektrolit arasında hücre ömrünü daha da artıran bir bariyer görevi gördü.
Araştırmacılar, grafen kaplamanın tek başına performansı arttırmak için yeterli olacağını düşünürken, elde ettikleri sonuçlar, grafen kaplama uygulanmadan önce,yüzey kimyalarını optimize etmek için uygun tavlama ile LIB katot yüzeylerinin hazırlanması gerektiğini ortaya koydu.
Bu çalışma nikel açısından zengin LIB katotlarına odaklanırken, metodoloji(yöntem bilimi) bunu yüksek yüzey alanına sahip nano yapılı malzemeleri içeren sodyum iyon veya magnezyum iyon piller gibi diğer enerji depolama elektrotlarına genelleştirebilir. Sonuç olarak,bu çalışma, yüksek performanslı, nanopartikül tabanlı enerji depolama cihazlarının oluşturulması için ileriye doğru açık bir yol oluşturmaktadır.
Hersam:”Yaklaşımımız ayrıca LIB’ lerdeki ve ilgili enerji depolama teknolojilerindeki anotların performansını iyileştirmek için de uygulanabilir ve mümkün olan en iyi pil performansını elde etmek için hem anodu hem de katodu optimize etmeniz gerekir.”dedi.
Kaynak : sciencedaily.com
