G
üney Kaliforniya üniversitesi’nde (USC) geliştirilen yeni lityum-ion pil tasarımında, bilinen grafit anot yerine porlu silikon nanoparçacıklar kullanılıyor.
Cep telefonlarından hibrid araçlara kadar geniş bir yelpazede kullanılan Li-ion pillerin kapasitesinin bu yeni tasarımla üç katına çıkacağı iddia ediliyor; tekrar dolma süresininse 10 dk’ya ineceği. Tasarım geçici patentle korunuyor ve iki üç yıl içinde piyasada olabilir.
Yeni nesil Li-ion pillerin yolunu açacak araştırma, USC’de Viterbi Mühendislik okulu profesörlerinden Chongwu Zhou liderliğinde gerçekleştirilmiş ve Ocak ayı içinde Nano Research’te yayınlanmış.
USC’nin yaptığı açıklamaya göre silikonun batarya anotlarında kullanımı üzerine daha önce de araştırmalar yapılmıştı ama şarj/deşarj esnasında sürekli şişme ve daralma yapmasından dolayı tasarımlar ön plana çıkamamıştı. Geçen yıl Zhou’nun ekibinin yaptığı çalışmada 100 nm’de de ince ve bir kaç mikron uzunlukta porlu silikon nanokablolar denendi. Nanokablolar üzerindeki porlar silikonun kırılmadan genişlemesine ve daralmasına izin verirken yüzey alanını anlık olarak arttırarak lityum iyonlarının bataryanın içine ve dışına seri diffüzyonunu serbest bıraktı. Bu şekilde de batarya performansının gelişmesi sağlandı.
Bataryalar fonksiyonunu yerine getiriyor olsa da nanokabloların seri üretimi zor. Problemi çözmek üzere Zhou’nun ekibi piyasada bulunan nanoparçacıkları (silikon küreler) alıp, üzerlerini aşındırarak nanokablolardaki gibi porlar oluşturdu. Parçacıklar benzer performans göterirken istenen ölçekte üretilememe sorunu da ortadan kalkmış oldu.
Silikon nanoparçacıklı bataryaların ömrü şimdilik 200 şarj çevrimi (grafitli tasarımda ise 500 çevrim). Öteyandan ekibin silikon nanokablolarla yaptığı tasarımın 2000 çevrime kadar çıkabiliyor olduğu geçen Nisan’da Nano Letter’da açıklandı.
Nanoparçacıklı tasarımın geliştirme çalışmalarının ömrünü arttırma yönünde süreceği açıklaması Zhou tarafından yapılmış. Grubun yapacağı bir sonraki araştırma ise yüksek kapasiteli yeni bir katod malzemesi bularak porlu silikon nanokablolar ve/veya porlı silikon nanoparçacıklarla iyi bir eşleme yapabilmek ve bu sekilde tamamen yeniden tasarlanmış bataryalar ortaya koymak.
Adaptasyon: http://www.theengineer.co.uk/news/porous-silicon-particle-anode-triples-capacity-of-lithium-ion-battery/1015538.article#ixzz2KtQwCVN3