Seul‘deki Hanyang Üniversitesi‘nden bir araştırma grubu, pillerin performansını ve ömrünü artırmak için yeni bir yol geliştirdi. Pil katotlarının özel bir solüsyonla yıkanmasını ve kaplanmasını içeren teknikler, Nature Energy mecmuasında yayınlandı. Akıllı telefonlardan dizüstü bilgisayarlara, elektrikli otomobillerden robotlara kadar birçok çağdaş aygıta ve makineye güç sağlayan bataryalar hayatımızda çok değerli rol oynuyor. Batarya geliştiricilerinin karşılaştığı temel zorluklardan biri, nikel açısından güçlü katoda sahip batarya hücrelerinin güç yoğunluğunun ve dayanıklılığının nasıl artırılacağı konusu.
Lityum iyon bataryalarda nikel kıymetli bir rol oynuyor
Nikel açısından varlıklı katotların yüksek kapasite ve düşük maliyet gibi birçok avantajı var. Lakin etraftaki ortamla yüksek reaktiviteleri nedeniyle çabuk bozunma eğilimindeler. Bu nedenle katot yüzeyinde istenmeyen lityum bileşikleri oluşarak pilin içinde elektrik yükünü taşıyan sıvı elektrolit ile ziyanlı yan tepkiler ortaya çıkıyor.
Bu sorunun üstesinden gelmek için araştırmacılar kolay fakat tesirli bir tahlil geliştirdiler: katotları, çözünmüş kobalt iyonları içeren suyla yıkamak. Bu süreç, fazla lityumu katot yüzeyinden uzaklaştırıyor ve hami bir kalkan misyonu gören ince, düzgün, kobalt açısından varlıklı bir katman oluşturuyor. Böylece katodun elektrolite direkt temas etmesini önleyerek daha fazla bozunma mümkünlüğünü azaltıyor.
Araştırmacılar ayrıyeten yıkanmış katodun üzerine bir flor kaplama da ekleyerek pil hücresinin stabilitesini ve güvenliğini daha da arttırdı. Flor kaplama, elektrolit tuzlarının parçalanmasını ve gaz kabarcıklarının oluşmasını engelleyerek pilin şişip patlamasını önlüyor.
Araştırmacılar, yıkama ve kaplama tekniklerini nikel açısından varlıklı birkaç katot üzerinde test ederek performans ve ömrü kıymetli ölçüde artırdı. Süreç görmüş katotlar, 500 döngüden sonra başlangıç kapasitelerinin %90’ından fazlasını korurken, süreç görmemiş katotlarda bu oran %80’in altındaydı. Ayrıyeten klasik katotlara nazaran daha yüksek güç yoğunluğu ve daha düşük gaz üretimi elde ettiler. Araştırmacılar, geliştirdikleri tekniğin daha verimli ve emniyetli bataryaları geliştirmenin önünü açacağını umuyor. Ayrıyeten bulgularının öteki araştırmacılara, nikel açısından güçlü katotların stabilitesini ve dayanıklılığını arttırmanın yeni yollarını keşfetme konusunda ilham vermesini bekliyorlar.
