Çalışma, Skolkovo Bilim ve Teknoloji Enstitüsü'ndeki bilim adamları tarafından gerçekleştirildi ve pilde bulunan katot adı verilen iki elektrottan birine odaklanıldı (diğeri elektrotun adı anot). Birçok lityum iyon pilde bu elektrot, nikel açısından zengin ve octahedron şekilli parçacıklardan oluşan, NMC'ler olarak bilinen metal oksit katmanlardan yapılır.
Bu malzemelere bir mikroskopla yakından bakacak olursanız parçacıklardan ikisi bir araya geldiğinde, aralarında kaçınılmaz olarak boş alanlar kaldığını görürdünüz. Hiçbir parçacık bir puzzle gibi sorunsuz bir şekilde birbirine uymayacaktır. Bilim adamları, sentezleme prosedürüne ince ayar yaparak küre biçimli parçacıkların oluşumunu octahedron şekilli olanlar üzerinde teşvik etmek için dikkatli bir şekilde inert tuzu entegre ederek iki yaygın NMC'nin konfigürasyonunu değiştirebildiler.
Materyalimiz her iki dünyanın da en iyi yönlerini birleştirerek yoğunluğu en üst düzeye çıkarmak için tek kristalli küresel şekle sahip parçacıklardan oluşan bir NMC'dir. Polikristallerin aksine toz haldeki parçacıkların herhangi bir iç yapısı yoktur. Böylece sivri veya köşeli kenarların neden olduğu boşluk, küre şekli sayesinde azalmış olur. Biraz boşluktan kurtulunca haliyle bu boşluğun yerine daha fazla kristal sığdırabiliyorsunuz. Bu da size daha fazla yoğunluk olarak dönüyor. Aleksandra Savina
Çalışma ekibinin iddiasına bakılırsa bu yeni katot malzemesi, enerji yoğunluğunda yüzde 25'e varan kazanç sağlıyor. Bilim insanları ilerleyen aşamalardaki deneylerinde belki büyük ve küçük olan parçacıkları birbirine karıştırarak katot yoğunluğunu artırmayı ve aynı hacimde daha da fazla enerji depolamayı umuyorlar. Bu tasarımın bir diğer faydası da küre biçimli parçacıkların pilin içindeki elektrolit ile temas edecek yüzey alanının azalması. Bu da katodun bozulma hızını yavaşlatıyor.
Elektrikli araçların pilleri söz konusu olduğunda katotta kullanılan malzeme önemli bir darboğaz oluşturur. Elektrikli araçlara güç sağlayan pillerin katotlarında metal oksitten oluşan katmanlı geçişler kullanılır. Bunlara nikel bakımından zengin olanlar da dahildir. Bu alanda en çok kullanılan iki tür materyali alarak geliştirdik ve enerji yoğunluğunu yüzde 10-25 arasında arttırdık. Bu, daha ufak katotlar, daha ufak piller ve ayrıca aynı hacimde daha yüksek enerji depolama anlamına geliyor. Malzemenin uzun ömürlü olması da işin bonusu. Baş Araştırmacı Prof. Artem Abakumov
#bilim #enerji #otomotiv #pil #teknoloji
Araştırma Energy Advances dergisinde yayınlandı.
Kaynak