Seul'deki Hanyang Üniversitesi'ndeki bilim insanları, çeşitli elektronik cihaz ve araçlarda kullanılan pillerin performansını ve dayanıklılığını artıracak yeni bir yöntem geliştirdi. Teknikleri, akü katotlarının özel bir solüsyonla yıkanması ve kaplanmasından oluşur.
Akıllı telefonlardan dizüstü bilgisayarlara, elektrikli arabalardan robotlara kadar birçok modern cihaza ve makineye güç sağlamak için piller gereklidir. Ancak pil geliştiricilerinin karşılaştığı temel zorluklardan biri, özellikle katot olarak yüksek nikel (Ni) malzemeleri kullanan pil hücrelerinin enerji yoğunluğunu ve dayanıklılığını arttırmaktır.
Yüksek nikel katotların yüksek kapasite ve düşük maliyet gibi birçok avantajı vardır. Bununla birlikte, aynı zamanda önemli bir dezavantajları da vardır; çevreyle etkileşime karşı yüksek reaktiviteleri nedeniyle hızlı bozulma eğilimi. Bu, katot yüzeyinde istenmeyen lityum bileşiklerinin oluşmasına ve pilin içindeki elektrik yükünü taşıyan sıvı olan elektrolit ile zararlı yan reaksiyonlara yol açar.
Bu sorunun üstesinden gelmek için bilim insanları basit ama etkili bir çözüm geliştirdiler: katotları çözünmüş kobalt (Co) iyonları içeren suyla yıkamak. Bu işlem, fazla lityumu katot yüzeyinden uzaklaştırır ve koruyucu bir kalkan görevi gören ince, düzgün, kobalt açısından zengin bir katman oluşturur. Bu katman katodun elektrolitle doğrudan temasını önleyerek daha fazla bozunma olasılığını azaltır.
Bilim adamları ayrıca yıkanmış katoda bir florür kaplama da eklediler, bu da pilin stabilitesini ve güvenliğini daha da arttırdı. Florür kaplama, elektrolit tuzlarının parçalanmasını ve pilin şişmesine ve hatta patlamasına neden olabilecek gaz kabarcıklarının oluşmasını önler.
Araştırmacılar, yıkama ve kaplama tekniklerini birkaç yüksek nikel katot üzerinde test ederek performanslarını ve ömrünü önemli ölçüde artırdı. İşlem görmüş katotlar, 90 döngüden sonra orijinal kapasitelerinin %500'ından fazlasını korurken, işlenmemiş katotlarda bu oran %80'den azdır. Ayrıca geleneksel katotlara göre daha yüksek enerji yoğunluğu ve daha az gaz oluşumu gösterdiler.
Bilim insanları, geliştirdikleri tekniğin, başta elektrikli araçlar ve büyük elektronik cihazlar olmak üzere çeşitli uygulamalara yönelik daha verimli ve güvenilir pillerin geliştirilmesinin önünü açacağını umuyor. Ayrıca sonuçlarının diğer bilim adamlarına nikelle zenginleştirilmiş katotların stabilitesini ve dayanıklılığını artırmanın yeni yollarını bulma konusunda ilham vermesini bekliyorlar.
Ayrıca okuyun: