(Giovanni Calcerano tarafından) Teknolojik dünyamızda piller her yerdedir: telefonlar, dizüstü bilgisayarlar, cihazlar, aynı zamanda taşınabilir cihazlar, oyuncaklar ve endüstriyel uygulamalar. Günümüz tüketicilerinin beklentilerini karşılamak için bu pillerin daha hafif, daha güçlü ve daha uzun süre dayanacak şekilde tasarlanması gerekiyor. Şu anda bu alandaki en modern teknoloji lityum iyon pillerinkidir, ancak bu teknoloji pahalıdır ve pilin yanlış kullanılması halinde güvenlik riski oluşturabilecek yanıcı bir sıvının varlığını içerir. Yükselen pazarlardan (örneğin elektrikli arabalar ve yenilenebilir enerji depolama) artan talebi karşılamak için, Empa'dan (İsviçre Federal Malzeme Bilimi ve Teknolojisi Laboratuvarları) ve Cenevre Üniversitesi'nden (UNIGE) araştırmacılar, "tamamen katı hal" olarak bilinen yeni bir prototip pil tasarladı: bu pil, yüksek güvenlik ve güvenilirlik seviyelerini korurken daha fazla enerji depolama potansiyeline sahip ve lityuma ekonomik bir alternatif olan sodyum bazlı.
Bir pilin çalışması için üç ana bileşene sahip olması gerekir: bir anot (negatif kutup), bir katot (pozitif kutup) ve bir elektrolit. Günümüzde elektronik ekipmanımızda kullanılan pillerin çoğu lityum iyonlarına dayanmaktadır. Pil şarj olurken, lityum iyonları katodu terk eder ve anoda gider. Lityum dendrit oluşumunu önlemek için - bataryada kısa devre oluşturabilen bir tür mikroskobik dikit - ticari bataryalardaki anot, metalik lityum yerine grafitten yapılmıştır, ancak bu ultra hafif metal depolanabilecek enerji miktarını artıracaktır.
Empa ve UNIGE araştırmacıları, gelişmekte olan pazarlardan gelen artan taleple başa çıkmak ve daha da iyi performansa sahip piller üretmek için "sağlam" bir pilin faydalarına odaklandı: daha fazla depolama kapasitesi ve daha fazla güvenlik ile birlikte daha hızlı şarj. Bataryaları, sıvı yerine katı bir elektrolit kullanır, bu da dendrit oluşumunu engelleyen bir metal anot kullanımına izin verir ve güvenliği sağlarken daha fazla enerji depolanmasına izin verir.
Kimya Bölümü profesörü Hans Hagemann, "Ancak yine de toksik olmamasının yanı sıra kimyasal ve termal olarak kararlı olan ve sodyumun anot ile katot arasında kolayca hareket etmesine izin veren uygun bir katı iyon iletken bulmamız gerekiyordu" diyor. ve UNIGE Fen Fakültesi Fiziği. Araştırmacılar, bor bazlı bir madde olan klozoranın sodyum iyonlarının serbestçe dolaşmasına izin verdiğini buldular. Ayrıca closoborane inorganik bir iletken olduğu için şarj sırasında pilin yanma riskini ortadan kaldırır. Başka bir deyişle pek çok gelecek vadeden bir malzemedir.
Araştırmacı Léo Duchêne, "Zorluk, pilin üç katmanı arasında yakın temas kurmaktı: katı metalik sodyum, katot, karışık bir sodyum krom oksit ve elektrolit, klozet borandan oluşan anot", diyor. Empa'da. Araştırmacılar, sodyum krom oksit tozu eklemeden önce pil elektrolitinin bir kısmını bir çözücü içinde çözdüler. Çözücü buharlaştıktan sonra, katot tozu kompozitini elektrolit ve anotla istiflediler, bataryayı oluşturmak için çeşitli katmanları sıkıştırdılar.
Empa ve UNIGE araştırmacıları daha sonra pili test etti. Empa'da araştırmacı olan ve İsviçre Ulusal Vakfı tarafından desteklenen proje lideri Arndt Remhof, "Burada kullandığımız elektrolitin elektrokimyasal stabilitesi üç volta dayanabilirken, daha önce çalışılmış katı elektrolitler aynı voltajda hasar görebilir" diyor. Bilim (SNSF) ve İsviçre Isı ve Elektrik Depolama Enerji Araştırma Merkezi (SCCER-HaE). Bilim adamları pili 250'den fazla şarj ve deşarj döngüsü için test etti, ardından enerji kapasitesinin% 85'i hala mevcuttu. Araştırmacılar, "Ancak pilin piyasaya sürülmesi için 1.200 döngü gerekiyor" diyor. “Ayrıca, dendritlerin oluşup oluşmadığını teyit etmek ve voltajı daha da artırmak için pilin davranışını oda sıcaklığında analiz etmemiz gerekiyor. Deneylerimiz hala devam ediyor. "
https://youtu.be/j1jAk3wf1Uc