Çin Elektronik Bilimi ve Teknolojisi Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, enerji depolama alanında çığır açan bir gelişmeye imza attılar. Ekip, kesildiğinde dahi çalışmaya devam edebilen bir lityum-kükürt (Li-S) pil prototipi geliştirmeyi başardı. İşte son dönemde çok konuşulan konu hakkındaki en önemli ve en çarpıcı detaylar.
Çinli araştırmalar, yüksek dayanıklı lityum kükürt pil geliştirmeyi başardı
Lityum-kükürt piller, kükürtün doğada bol ve ucuz bulunması, aynı zamanda yüksek enerji yoğunluğu sunması nedeniyle gelecek vaat eden bir pil teknolojisi olarak görülüyor. Ancak bu pillerin bazı dezavantajları da bulunuyor. Düşük çevrim ömrü, düşük performans ve güvenlik sorunları bunlardan bazıları.
Bilim insanları, lityum-kükürt pillerinin yüksek sıcaklıklarda daha kararlı hale gelmesi için çeşitli çalışmalar yürütüyor. Daha önce karbonat bazlı bir elektrolit kullanılarak elektrotların ayrılması önerilmişti. Ancak bu yöntem, katottaki kükürtün elektrolit içinde çözünerek pilin kapasitesini azaltmasına neden oluyordu.
Liping Wang liderliğindeki araştırma ekibi ise bu soruna farklı bir yaklaşım getirdi. Ekip, kükürt çözünmesini en aza indirgemek için katot ve elektrolit arasına poliakrilik asit (PAA) katmanı ekledi. Bu katman, pilin şarj edilebilirliğini etkilemeden kükürt çözünmesini engellemeyi başardı.
Araştırmacılar, PAA kaplı demir sülfür katot, karbonat elektrolit ve grafit bazlı anot içeren hem kese (pouch) hem de düğme tipinde pil prototipleri üretti. Testler sonucunda kese tipindeki pilin 100’den fazla şarj ve deşarj döngüsünden sonra ikiye katlandığında veya kesildiğinde bile çalışmaya devam ettiği görüldü. Düğme tipindeki pil ise 300 şarj-deşarj döngüsünden sonra orijinal kapasitesinin %72’sini korudu.
Wang, bu şaşırtıcı sonuçları, mekanik hasara rağmen iyon ve elektron akışına izin veren sağlam ve esnek bir bağlayıcı sistemin ve yapısal tasarımın bir sonucu olarak açıklıyor. Pil kesilse bile, iletken yollar tamamen kopmadığı için devre çalışmaya devam ediyor.
Araştırmacılar, PAA kaplamasını lityum-molibden ve lityum-vanadyum pillerin katotlarına da uyguladı ve benzer sonuçlar elde etti. Bu gelişme, lityum-kükürt pillerinin ticari olarak kullanılabilir hale gelmesi için önemli bir adım olarak görülüyor. Yüksek enerji yoğunluğu ve dayanıklılığın ön pland olduğu alanlarda bu pillerin büyük bir potansiyele sahip olduğu düşünülüyor.