Toyota’nın katı hal pil katodu enerji yoğunluğunda lityumu geride bıraktı. Araştırmacılar, tüm katı hal florür iyon pilleri için katot malzemesi olarak bakır nitrür (Cu3N) üzerine odaklandı. Tüm katı hal florür iyon piller için pozitif katotun hacim başına kapasitesini lityum iyon pillerin yaklaşık üç katına çıkardıkları bildirildi.
Katı hal florür piller ile yaşanan gelişme
Raporlar, bir pile dahil edildiğinde lityum iyon pillerden 2 kat daha fazla enerji yoğunluğuna sahip olmasının beklendiğini ortaya koydu. Tüm katı hal florür iyon piller (FIB’ler) için katot malzemesi, yaklaşık 550 mAh/g’lık geri dönüşümlü bir kapasite sağlıyor. Bir rapora göre bu, lityum iyon katotlar için tipik olan 120-250 mAh/g’ın iki katından fazla.
Florür iyon pilinin birkaç yıl sonra EV’ler için pratik kullanımın bir parçası olması bekleniyor. Kyoto Üniversitesi’nden araştırmacılar katotta bakır nitrür kullanıyor. Manganez ve lantan gibi diğer malzemeler de bir perovskit kristalinde kullanılıyor. Florür iyonları şarj işlemi sırasında NaCl levhaları boyunca hareket eder.
Bakır nitrürün azot ve florür iyonlarıyla reaksiyona girerek azot atomu başına üç elektron çıkarabildiğini ortaya koydular. Bu, hacim başına üç kat kapasite ve lityum iyon pillerin ağırlık başına iki katı kapasite sağlıyor. Ayrıca düzinelerce şarj/deşarj döngüsüne dayanacak kadar dayanıklı olduğu söyleniyor.
Araştırmacılar, tüm katı hal florür iyon pillerinin (FIB’ler) yeni nesil enerji depolama cihazları için aday olarak yoğun ilgi gördüğünü vurguladılar; ancak, yüksek enerji yoğunluğuna sahip umut verici katotlar hala eksik. Katı hal pillerde kullanımı, elektrikli araçların (EV) sürüş menzilini 600 km’den (372 mil) 1.200 km’ye (745 mil) çıkarabilir.
Son yıllarda florür iyon pillerinin, yeni nesil enerji depolamadaki potansiyeli göz önüne alındığında popülerlik kazandığını ortaya koyan raporlar var. Bu, büyük ölçüde katı elektrolitlerin ve hızlı florür iyon iletiminin varlığı göz önüne alındığında, gelişmiş güvenlik potansiyellerinin bir sonucudur. Tek değerlikli ve küçük olan florür iyonları katılarda hızla hareket eder. Ancak, önceki florür iyon katotlarının sınırlamaları vardı. Bu yeni Cu₃N malzemesi birden fazla sorunu ele alıyor gibi görünüyor.
