Bağlamda:Elektrikli araç satışları yavaş yavaş artıyor, ancak daha geniş bir benimsenmeyi engelleyen önemli bir engel var: günümüzün lityum iyon pillerinin sınırlamaları. Pahalıdırlar ve lityum sınırlı tedarikte çevre dostu olmayan bir malzemedir. Lityum demir fosfat piller teknolojinin bazı dezavantajlarını ele alırken, yeni bir atılım lityuma olan ihtiyacı tamamen ortadan kaldırıyor.
Danimarka Teknik Üniversitesi’nde (DTU) araştırmacı olan Mohamad Khoshkalam, katı hal piller için kapasite, güvenlik, çevre dostu olma ve düşük maliyet gibi tüm özellikleri karşılayan umut vadeden yeni bir malzeme geliştirdi.
Malzeme, özellikle Dünya kabuğundaki en bol minerallerden bazıları olan potasyum ve sodyum silikatlar olmak üzere kayalarda bulunan elementlerden oluşur. Ayrıca, şu anda iyi lityum iyon pil kapasitesi ve uzun ömürlülüğü için gerekli olan kobalt gibi pahalı metallere olan ihtiyacı ortadan kaldırır.
Bu süt beyazı, kağıt inceliğindeki malzeme, bir pil hücresinin içinde mükemmel bir katı hal elektrolit tabakası görevi görür. Geleneksel lityum iyon piller, lityum iyonlarının katot ve anot arasında akarak akım oluşturmasına izin veren sıvı elektrolitler kullanır. Ancak, sıvı elektrolitlerin potansiyel sızıntı gibi dezavantajları vardır. Katı hal elektrolitleri daha güvenlidir ve performansı artırabilir.
Khoshkalam’ın elektroliti ayrıca iyonları yaklaşık 40°C’de, yani oda sıcaklığına yakın bir sıcaklıkta iletir. Bu, onu kullanan pillerin pahalı tesislerde, aşırı sıcaklık veya çok kontrollü ortamlar yerine olağan koşullar altında üretilebileceği anlamına gelir. Ayrıca, malzeme neme karşı olumsuz tepki vermez.
Elektrolitin kullanılabilir bir pil formuna dönüştürülmesi çok adımlı bir işlemdir. Khoshkalam bir potasyum silikat tozu oluşturur, bunu bir çözeltiye karıştırır ve kağıt inceliğinde katmanlara yuvarlar. Daha sonra bu katmanlar 10 metreye kadar uzunlukta uzun, ince beyaz bantlara kalıplanır ve dikkatlice kurutulur. Son olarak bantlar, anot ve katot bileşenleriyle tam katı hal pil hücrelerine birleştirilmek üzere özel bir eldiven kutusu ortamına taşınır.
Bu silikatlardaki potasyum ve sodyum iyonları lityum iyonlarından biraz daha büyük ve ağırdır, bu yüzden kolayca akmazlar. Ancak Khoshkalam, lityumla tipik olarak elde edilenin ötesinde iletkenliklerini artırmak için açıklanmayan bir “tarife” sahiptir. İlk testleri, katı hal elektrolitleri için güçlü bir performans göstermektedir.
Elbette, bu malzemeyi gerçek dünya MESKEN pillerine dönüştürmek zaman alacaktır (veya fizibilite testlerini asla geçemeyebilir). Teknoloji, ticarileşmesi yirmi yılı aşkın süren ve gelişmeye devam eden lityum iyon pillere kıyasla hala yenidir. Üretim ölçekleme zorlukları vardır ve katı hal elektrolitleri için optimize edilmiş yeni pil tasarımlarına ihtiyaç duyulacaktır.
Yine de, Khoshkalam’ın ekibi, malzemenin potansiyelini şirketlere göstermek için birkaç yıl içinde bir demo pil geliştirmeyi hedefliyor. Dünya’nın yüzde 90’ını kaplayan silikat mineralleriyle, temelde dokunulmayı bekleyen sınırsız miktarda ucuz, çevre dostu pil bileşeni bulunuyor. Ancak, bu vaadi, önceki birçok girişimde olduğu gibi heyecanın sönmeden yerine getirmek en büyük engel olabilir.