Bilim insanları, mobil cihazlar ve elektrikli araclarda kullanılan lityum-iyon pilleri geliştirmek icin calışmaya devam ediyorlar. Pil teknolojisinin performansını artırmak icin calışma yapılan alanlardan bir tanesi ise lityum-iyon pillerin anot ve katot bileşimlerin geliştirilmesi.
Lityum-iyon piller, şarj olduktan sonra deşarj olurken elektronlar anot ve katot arasında gidip gelirler. Bugun kullanılan pillerde anot, grafit ve bakırdan yapılıyor. Washington Eyalet Universitesi ’nden (WSU) bilim insanları, anotta bulunan bu grafit, bakır bileşiminin yerine saf lityum metali kullanmayı denediler.
Araştırmacılardan Kyu Song, saf lityum metalin, bakır-grafit bileşiminden cok daha yuksek enerji yoğunluğu sunabileceğini ve iki kat daha uzun omurlu olacağını acıkladı. Song, “Lityum metalini doğrudan kullanabilirsek pillerin enerji yoğunluğunu onemli olcude artırabiliriz” dedi.

Bununla birlikte WSU ’dan bilim insanlarının anot bolumunde saf lityum metali kullanma cabaları, guvenlik sorunları ile karşılaştı. Lityum iyonları, katot ve lityum metalinden oluşturulmuş anot arasında gidip geldiğinde malzemenin yuzeyinde cıkıntılar oluşmasına neden oldu. Lityumda meydana gelen bu cıkıntılar, kısa devreye ve daha sonra yangına sebep oluyor. Cıkıntılar, yangına sebep olmadıkları durumda ise pilin şarjının hızlı bir şekilde bitmesine neden oldu.
Lityumun yuzeyinde ortaya cıkan sorunun ardından bilim insanları, bu sorunu cozmek icin alternatifler uzerinde calışmaya başladılar. Cozum olarak katot bolumunu gozenekli bir karbon yapısından oluşturduktan sonra icerisine selenyum disulfur isimli kimyasal yerleştirildi. Lityum iyonlarının katot ve anot arasındaki hareketini sağlayan elektrolit cozeltisine ise bir kac katkı maddesi eklendi.

Bu karışım, lityum metalden oluşan anot yuzeyinin kendiliğinden koruyucu bir tabaka oluşturmasına neden oldu. Bu koruyucu katman, lityum metalinin yuzeyinde oluşan cıkıntıları engelledi. Ekip bu şekilde oluşturulan pili test boyunca 500 kez şarj edebildi.
Pil teknolojisinin geliştirilmesi alanında calışan bilim insanları, bir başka yol olarak katı elektrolitleri kullanmayı deniyorlar. Katı hal pilleri olarak bilinen bu piller uzerinde MIT ve Avustralya Deakin Universitesi ’nde yapılan calışmalar onemli ornekler ortaya cıkardı. Ancak WSU ’da gercekleştirilen anot yerine lityum kullanma deneyi, şu aşamada katı hal pillerinden daha verimli gorunuyor.