Daha yoğun, daha hafif, daha güvenli. Katı hal pilleri iş dışında her şeyi vaat ediyor. Nature'da yayınlanan iki çalışma, arıza mekanizmasını yeni tanımladı.
Akıllı telefonunuzda veya elektrikli arabanızda lityum iyon pil, iletken bir sıvı olan elektrolit kullanılarak çalışır. Bu sıvı iyonları pilin iki terminali arasında dolaştırır. İşi hallediyor ama büyük bir kusuru var: yanıcı. Şok, aşırı ısınma ve pil alev alabilir. Katı hal pillerin fikri bu sıvıyı bir seramik blokla değiştirmektir. Artık sızıntı veya yangın riski yok. Ve bu arada, daha yüksek bir enerji yoğunluğu. Toyota, Samsung SDI ve hatta BMW bile bunu yol haritalarının temel direği haline getiriyor. Sorun: Bu seramik çatlıyordu ve kimse bunun nedenini tam olarak bilmiyordu.
Ayrıca okuyun: “Bu akü, Avrupa'nın rekabetçi olabilmesi için son şansıdır” – Çinli bir üreticinin otomotiv endüstrisine uyarısı
Lityum seramikte kök saldığında
Arızayı anlamak için şarj sırasında akünün içinde neler olduğunu görselleştirmeniz gerekir. Terminallerden birinde biriken metalik lityum yerinde kalmıyor. adı verilen küçük filamentler oluşturur. dendritlerkatı elektroliti iten. Bu olay, pişmiş toprak bir tencereye batan kökleri andırıyor: Bir süre sonra saksı çatlıyor. Dendritler seramiğin tamamından geçerse pil kısa devre yapar. O öldü.
Takımın durumu tam olarak bu Max Planck Enstitüsü Düsseldorf'un Çarşamba günü yayınlanan sonuçlarında gözlemlenen Doğa. Araştırmacılar, numuneleri kriyojenik sıcaklıkta vakum altında izole ederek, dendritlerin mekanik basıncının seramiği kırmak için yeterli olduğunu doğruladılar. Çalışmanın ilk yazarı Yuwei Zhang, “Lityum, yumuşak olmasına rağmen, kayayı delen bir su jeti gibi sert elektroliti deliyor” diye özetliyor.
İki hipotez yıllardır çatışıyordu. İlki saf mekanik strese odaklandı. İkinci şüpheli elektron seramiğin bazı hassas noktalarından sızıyor. Alman ekibi şuna karar verdi: Kırığa neden olan şeyin lityumun ham gücü olduğu. Araştırmacılar zaten hasarı sınırlamanın yollarını öneriyorlar. Daha dayanıklı seramikler tasarlayın veya bırakın elektrolitteki mikro boşluklar. Fikir: dendritlerin bir yandan diğer yana geçmek yerine orada kaybolması.
MIT kimsenin görmediği bir faktör ekliyor
Birkaç hafta önce MIT'den bir ekip aynı dergide tamamlayıcı bir çalışma yayınladı. Vardığı sonuçlar tabloyu karmaşıklaştırıyor. Profesör Yet-Ming Chiang ve ekibi elektroliti neredeyse atomik ölçekte gözlemledi. Her dendritin ucunda konsantre bir lityum iyonu akışı tespit ettiler. Bu iyonik akım seramiği zayıflatır baskı onu kırmadan önce bile. Sanki birisi kökler büyümeden toprak çömlek üzerine asit dökmüş gibi. Malzeme daha sonra beklenenden daha düşük bir gerilim altında başarısız olur. MIT doktora öğrencisi ve makalenin ilk yazarı Cole Fincher bunu doğruluyor Kayıt iki çalışmanın birbirini tamamladığını söyleyebiliriz. Biri mekanik nedeni tanımlar, diğeri ise kimyasal bir faktör ekler.
Kullanıcılar açısından sorun somuttur. Katı hal pilleri bunu mümkün kılacaktır elektrikli bir aracı şarj etmek birkaç düzine yerine birkaç dakika içinde. Ayrıca telefonda arabada olduğu gibi aynı boyut için %30 ila %50 oranında ek özerklik sunacaklar. Ancak her iki saldırıya da aynı anda dayanabilecek bir malzeme olmazsa seri üretim laboratuvar aşamasında kalacaktır.
👉🏻 Teknoloji haberlerini gerçek zamanlı takip edin: 01net'i Google'daki kaynaklarınıza ekleyin ve WhatsApp kanalımıza abone olun.
Kaynak :
Kayıt
Bir yanıt yazın