Araştırmacı ekibi, dünyanın ilk anotsuz sodyum katı hal pilini yaratmak için en iyi pil teknolojilerini bir araya getirdi. Ekibin tasarımı, yoğun sodyum metali oluşturmak için kararlı bir katı elektrolit ve basınç kullanır. Bir alüminyum akım toplayıcı, yüksek kapasitelerde ve hızlarda verimli, tekrarlanabilir sodyum kaplama sağlıyor.
Anotsuz katı hal pili
Bu yeni tip pil, anot kısmı çıkarılacağı ve lityum yerine ucuz ve bol bulunan sodyum kullanılacağı için daha ucuz ve çevreye daha az zararlı olacak. UC San Diego’da doktora öğrencisi ve çalışmanın baş yazarı olan Grayson Deysher yaptığı açıklamada, “Daha önce sodyum, katı hal ve anotsuz piller bulunmuş olsa da, şimdiye kadar hiç kimse bu üç fikri başarıyla bir araya getirememişti.” dedi.
Ekip, bu yeniliğin elektrikli araçlar (EV) ve şebeke depolaması için ucuz, hızlı şarj edilebilen, yüksek kapasiteli piller oluşturulmasına yardımcı olabileceğini belirtiyor. Dünya kabuğunun milyonda 20.000 parçasını oluşturan sodyumla karşılaştırıldığında, lityum yalnızca milyonda 20 parça civarında. Bilgisayarlar, telefonlar ve elektrikli araçlar için lityum iyon pillerin giderek azalması, bu pillerin fiyatlarında keskin bir artışa yol açarak onları daha da karşılanamaz hale getirdi.
Sodyum çevrede daha bol miktarda bulunur ve sıklıkla okyanus suyunda ve soda külü madenciliğinde bulunuyor. Böyle bir fikrin gerçeğe dönüşmesi için grubun, lityum pilin enerji yoğunluğuna sahip bir sodyum pil üretebilmek amacıyla yepyeni bir sodyum pil mimarisi geliştirmesi gerekiyordu.
Geleneksel pillerde, iyonlar şarj işlemi sırasında anotta depolanır . Pil çalışırken, iyonlar bir elektrolit aracılığıyla anottan katoda veya akım toplayıcıya hareket eder ve bu süreçte arabalara ve diğer cihazlara güç veriyor. Araştırmacılara göre, anotsuz piller anodu ortadan kaldırır ve alkali metali doğrudan akım toplayıcıya biriktirir, iyonları elektrokimyasal yollarla orada depolar. Bu yöntemin dezavantajları olmasına rağmen, daha fazla enerji yoğunluğu, daha düşük hücre maliyeti ve daha yüksek hücre voltajı sunar.
Deysher: “Herhangi bir anotsuz pilde elektrolit ile akım toplayıcı arasında iyi bir temas olması gerekir. Sıvı elektrolit kullanıldığında bu genellikle çok kolaydır, çünkü sıvı her yere akabilir ve her yüzeyi ıslatabilir. Katı bir elektrolit bunu yapamaz” dedi. Sıvı elektrolitler, katı elektrolit ara fazı adı verilen bir birikime neden olur, bu da aktif maddeleri sürekli olarak tüketir ve zamanla pilin kullanışlılığını azaltır.