Rice Üniversitesi mühendisleri, lityum iyon pilleri daha verimli hale getirmenin bir yolunu bulmuş olabilir. Raporlara nazaran araştırmacılar, lityum kaybını azaltmaya yardımcı olan ve bir pilin hayat döngüsünü güzelleştiren, ön-lityumlama (prelithiation) olarak bilinen bir süreci optimize eden ölçeklenebilir bir usul geliştirdiler. Süreç, silikon anotların daha kararlı bir lityum metal parçacığı ile kaplanmasını temel alıyor.
Bu gelişme, Rice laboratuvarındaki bir kimya ve biyomoleküler mühendisinin anotların üzerine parçacık karışımından bir kat püskürtmeyi denemesi ile ortaya çıktı. Mühendis Sibani Lisa Biswal, anotların üzerine gereğince püskürtme yapmanın pil ömrünü yüzde 22 ile 44 ortasında iyileştirdiğini buldu. Ayrıyeten, daha fazla ölçüde kaplamaya sahip pil hücreleri daha yüksek verimlilik sağlayabiliyordu.
Bu gelişme çok değerli ve pille çalışan aygıtları günlük hayatımızda kullanma formumuzu büsbütün değiştirebilir. Telefonlar, akıllı saatler ve pille çalışan öteki çeşitli eserler, muhtaçlık duydukları elektriği üretmek için lityumla çalışan pilleri kullanıyor. Üzerlerine bu parçacıkların püskürtülmesi ile lityum pillerin çalışma verimliliğini artırabilirsek, birçok alanda pil ömrünü güzelleştirebiliriz.
Ancak bu sürecin bir dezavantajı da bulunuyor. Tam kapasitede çalıştırıldığında (yüzde 100’e kadar şarj edildiğinde), üzerinde parçacıklar bulunan piller sonraki döngülerde daha süratli tükenmeye başladı. Bulguları ayrıntılandıran tam bir çalışma ACS Applied Energy Materials’da yayınlandı.
Elbette, başka gelişmeler de pillerin daha verimli olmasına yardımcı olabilir. Öncelikle, lityum iyon pillerdeki grafiti silikonla değiştirmek, daha güzel bir güç yoğunluğu sağlar. Bunun nedeni, grafitin silisyumdan daha az lityum iyonu toplayabilmesidir. Şu anda genel lityum iyon pillerde bu değişimin yapılması için ağır bir baskı bulunuyor.
Ancak lityum iyon pillerin verimliliğini artıran yeni parçacık spreyi üzere pillerdeki silikonun da birtakım negatif yanları bulunuyor. Buradaki en büyük sorun, silikonun, aslında lityumu tüketen ve münasebetiyle pili süratle tüketen katı elektrolit orta fazı oluşturabilmesi.
Eğer bu sorunun üstesinden gelebilirsek, bu yeni parçacık ve lityum iyon pillerde silikon kullanımı daha uzun ömürlü ve daha sağlam piller sağlayabilir. Pildeki gelişmeler bilim dünyasını şaşırtmaya devam ediyor ve bu keşiflerin devam etmesini ve sonunda bir formda daha geniş tüketici pazarına ulaşmasını umabiliriz.
