ORNL’nin ince filmi pil güvenliğini artırıyor. Böylelikle elektrikli araçlar için 2 kat enerji yoğunluğu sağlayabilir. Yeni 30 mikrometrelik katı hal elektroliti cihazlarda enerji depolamasını iki katına çıkarabilir.
Pil filmleri iki kat enerji yoğun olacak
Araştırmacılar, sağlam ancak esnek bir ince film oluşturmak için bir polimer kullanarak yeni nesil katı hal pillerinin geliştirilmesini hızlandırıyor. Enerji Bakanlığı’nın bir parçası olan Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı’ndaki (ORNL) bir ekip tarafından yapılan çalışma, katı hal elektrolitlerinin esnek, dayanıklı tabakaları tarafından sağlanan elektrikli araç gücünün geliştirilmesini ilerletmeyi iddia ediyor.
ORNL’de araştırma ve geliştirme görevlisi olan Guang Yang bir bildiride: “30 mikron veya daha ince katı hal elektrolit membranları geliştirmenin temel motivasyonu, lityum iyon pillere daha fazla enerji sığdırmaktı. Böylece elektrikli araçlarınız, dizüstü bilgisayarlarınız ve cep telefonlarınız yeniden şarj edilmeden önce çok daha uzun süre çalışabilirdi” dedi.
Yeni geliştirme, polimer bağlayıcıyı katı hal sülfür elektrolitleriyle daha iyi çalışacak şekilde değiştirerek daha önceki bir ORNL yeniliğini geliştirdi. Malzemeleri seçme ve işleme konusunda kılavuzlar oluşturma yönündeki devam eden girişimlerin bir bileşenidir.
İyonları ileten mevcut katı hal elektrolitlerinde kullanılan plastik polimerin iletkenliği, sıvı elektrolitlere kıyasla önemli ölçüde daha düşüktür. Sıvı elektrolitler, performansı artırmak için ara sıra polimer elektrolitlere eklenir. Günümüzde lityum iyon pillerde kullanılan sıvı elektrolit ile kıyaslandığında, sülfürlü katı hal elektrolit iyonik iletkenliğe sahiptir. Yang, “Çok çekici. Sülfür bileşikleri, lityumun şarj/deşarj işlemi sırasında ileri geri hareket etmesini sağlayan bir iletken yol oluşturur” dedi.
Araştırmacılar, polimer bağlayıcıların moleküler ağırlığının katı hal elektrolit filmlerinin dayanıklılığında önemli bir rol oynadığını buldular. Daha kısa polimer zincirlerine sahip düşük moleküler ağırlıklı bağlayıcılara sahip filmler, yetersiz mukavemet nedeniyle elektrolitik malzeme ile teması sürdürmekte zorlanır. Buna karşılık, daha uzun polimer zincirlerine sahip yüksek moleküler ağırlıklı bağlayıcılar daha fazla yapısal kararlılık sağlar. Ayrıca, uzun zincirli bağlayıcılara sahip filmler etkili iyon iletkenliği elde etmek için daha az malzeme gerektirir.