Yeni Tasarlanan Sodyum İyon Pil, Lityum Pil İle Eşit Performans Gösteriyor
Sıradan lityum iyon yerine sodyum-iyon kimyası kullanan piller, elementin ucuz ve bol doğası nedeniyle bir takım avantajlar sunabilir. Washington Eyalet Üniversitesi’ndeki bilim adamları, bu alanda potansiyel bir oyun değiştirici olarak sınıflandırılan bir tasarım geliştirdiler. Piyasada bulunan bazı lityum iyon pillere benzer bir enerji kapasitesi ve bisiklet yeteneği sunan bir Na-ion pil yapıldı.
Bir bakıma, sodyum iyon piller tıpkı lityum iyon piller gibi işlev görür. Sıvı elektrolit içindeki bir çift elektrot arasında iyonları zıplatarak güç üretir. Bununla birlikte, şu andaki formlarındaki sorunlardan biri, bu hareketsizken Na kristallerinin, aküyü öldüren rüzgarları negatif yüklü elektrot olan katotun yüzeyinde birikme eğilimindedir. Ayrıca, sodyum iyon piller lityum iyon muadilleri kadar enerji tutmazlar.
Washington Eyalet Üniversitesi’nden Junhua Song, “Pilin hem yüksek enerji yoğunluğuna hem de iyi bir çevrim ömrüne sahip olması ana zorluktur.” diyor.
Bu Zorluğun Çözümü Sodyum İyon Pil Mi?
Song ve ekibi bu eksikliklere bir çözüm getirmiş olabileceğine inanıyorlar. Sodyum iyon pillerin tasarımıyla denemeler, ekibin katmanlı metal oksitten yapılmış bir katot ve daha yüksek sodyum iyonu konsantrasyonuna sahip bir sıvı elektrolit içeren bir versiyon üretmesine yol açtı.
Testte, ekip bunun elektrolit ve katot arasında daha pürüzsüz bir etkileşime yol açtığını gördü. Sodyum iyonlarının sürekli hareket etmesini sağladığını keşfetti. Ve katot yüzeyinde etkin olmayan kristallerin zahmetli şekilde birikmesini önlediğini buldu. Bunun sonucu, bazı lityum iyon pillere benzer bir kapasite sunan ve kesintisiz elektrik üretimi ile 1000 döngüden sonra şarjının yüzde 80’ini koruyan pil oldu.
Lin, “Araştırmamız katot yapısı evrimi ile elektrolit ile yüzey etkileşimi arasındaki temel ilişkiyi ortaya koydu.” Diyor. “Bunlar, katotlu bir sodyum-iyon pil için şimdiye kadar bildirilen en iyi sonuçlardır. Bunun lityum-iyon pillerle karşılaştırılabilecek uygulanabilir bir teknoloji olduğunu gösteriyor.”
Sonuçlara istinaden ekip, bu etkileşimleri daha iyi anlamak için elektrolitin katot ile nasıl etkileşime girdiğini araştırıyor. Muhtemelen kobalt gibi diğer nadir metallerin kullanılmasını önlemek için tasarımı daha da geliştirmeyi umuyor.
Song “Bu çalışma, pratik sodyum iyon pillere giden yolu açıyor. Katot-elektrolit etkileşimi hakkında kazandığımız temel bilgiler, pillerin yanı sıra gelecekte kobalt içermeyen veya düşük kobalt katot malzemelerini nasıl geliştirebileceğimize de ışık tutuyor.”diyor. “Hem lityum hem de kobalt için uygun alternatifler bulabilirsek, sodyum-iyon pil, lityum-iyon pillerle gerçekten rekabet edebilir. Ve bu bir oyun değiştirici olurdu.”
