Yeni nesil lityum- oksijen piller

  • 08-31-2018 06:14
  • 91

Daha fazla enerji depolayabilen ve tipik lityum-iyon hücrelerden daha sürdürülebilir malzemelerden üretilen lityum-oksijen piller, gelecek nesil şarj edilebilir piller için ümit vadetmektedir. Fakat lityum-oksijen pilleri henüz çok uzun kullanılmıyor çünkü çok hızlı bozuluyorlar. Yapı malzemelerini değiştirerek, araştırmacılar şimdi depolanmış enerjinin yaklaşık yüzde 100'ünü kullanabilecek ve en az 150 kez yeniden şarj edilebilecek bir lityum-oksijen pil yaptılar. 24 Ağustos'ta açıklanan bu pil, bir gün elektrikli arabalar veya diğer elektronik cihazlar için daha güvenilir, enerji kaynağı haline gelebilir.

Lityum-oksijen hücreleri elektrolit denilen bir madde ile ayrılmış iki elektrot, bir anot ve bir katottan yapılır. Batarya başka bir cihaza güç verirken, katot üzerindeki oksijen molekülleri, lityum peroksit olarak adlandırılan katı bir bileşik oluşturmak üzere elektrolitten lityum iyonları ile birleşir. Bu kimyasal reaksiyon enerjiyi serbest bırakır. Pilin yeniden şarj edilmesi lityum peroksitin parçalanmasını, oksijen ve lityumun başlangıç ​​pozisyonlarına geri dönmesini sağlar.

Ancak dövme lityum peroksit, enerjiyi boşaltan birkaç istenmeyen kimyasal yan ürün üretir. Sonuç olarak, bir lityum-oksijen pil, depolanan elektrik yükünün sadece yüzde 80'ini beslediği cihaza aktarabilir. Bu kimyasallar, pilin elektrolit ve katotuna da zarar veriyor, bu nedenle piller, sadece birkaç düzine şarjdan sonra kullanılamıyor.

Tipik lityum-oksijen pillerde, başka bir cihaza güç vermek için  katodun yüzeyinde lityum peroksit kristalleri oluşturur (taramalı elektron mikroskobu görüntüsünde gösterilen altıgen kristaller, sağda). Yeni lityum-oksijen bataryasının boşaltılması, bataryanın daha fazla enerji vermesine ve daha uzun süre dayanmasına izin vererek, katot üzerinde lityum oksit (sol oktahedral kristaller) oluşturur.


Bu yeni bataryada, oksijen lityum ile birleşerek lityum oksit oluşturur. Bu kimyasal reaksiyon, lityum peroksit reaksiyonundan yüzde 50 daha fazla enerji depolayabilir. Sonuç olarak, yeni tasarım önceki kurulumdan daha fazla yoğun enerjili  pil üretebilir. Dahası, lityum oksit lityum peroksitin ürettiği istenmeyen kimyasal yan ürünleri üretmez. Bu, yeni lityum-oksijen pilinin depolanan elektrik yükünün neredeyse tamamını diğer cihazlara bırakmasına ve diğer lityum-oksijen hücrelerinden daha fazla şarj olmasını sağlar.

Bu yeni piller ilerde elektrikli arabalara güç vermek için kullanılabilir, ancak henüz mümkün değil bunun nedeni, yeni pillerin çalışmak için en az 150 ° C'ye ısıtılması gerektiğidir.

Pilin elektroliti için kullanılan maddeyi değiştirmek, çalışma sıcaklığını azaltabilir diyor, MIT'deki enerji ve malzeme araştırmacısı Yang Shao-Horn. Bu tür lityum-oksijen pilleri uçaklar, uzay araçları ve denizaltılar için kompakt güç kaynakları olarak da kullanılabilir.